JP2798023B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP2798023B2
JP2798023B2 JP7293115A JP29311595A JP2798023B2 JP 2798023 B2 JP2798023 B2 JP 2798023B2 JP 7293115 A JP7293115 A JP 7293115A JP 29311595 A JP29311595 A JP 29311595A JP 2798023 B2 JP2798023 B2 JP 2798023B2
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彰 西浦
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチングパワ
ーデバイスなどに用いられるpnpn構造のサイリスタ
に関し、特に、2種類のMOSFET(MISFET)
でターンオン・ターンオフ制御可能のダブルMOSゲー
ト型サイリスタ半導体装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pnpn thyristor used for a switching power device or the like, and more particularly to two types of MOSFETs (MISFETs).
The present invention relates to a double MOS gate type thyristor semiconductor device capable of turn-on / turn-off control.

【0002】[0002]

【従来の技術】昨今、サイリスタ構造によるオン電圧の
低減、及びMOSゲートデバイスによる高速・低駆動電
力化を目的としたMCT(MOSゲート・コントロール
・サイリスタ)が開発されている。MCTはターンオン
が速く、オン電圧も1V程度と優れている反面、ターン
オフ時間が2〜3μsと非常に長く、高周波での使用は
困難である。そこで、本件出願人は、先に特願平5−3
2884号(特開平6−125078号公報)を以てゲ
ート駆動のサイリスタとバイポーラトランジスタとを結
合した半導体装置を開示した。
2. Description of the Related Art Recently, an MCT (MOS gate control thyristor) has been developed for the purpose of reducing on-voltage by a thyristor structure and achieving high speed and low driving power by a MOS gate device. The MCT has a fast turn-on and an excellent on-voltage of about 1 V, but has a very long turn-off time of 2 to 3 μs and is difficult to use at high frequencies. Therefore, the applicant of the present application has previously filed Japanese Patent Application No.
No. 2884 (JP-A-6-125078) discloses a semiconductor device in which a gate-driven thyristor and a bipolar transistor are combined.

【0003】その半導体装置においては、図35に示す
如く、アノード電極1が裏面に形成されたp+ 型(第1
導電型)の半導体基板をアノード層2として、このアノ
ード層2上に、n- 型(第2導電型)のベース層3がエ
ピタキシャル成長により形成されている。なお、アノー
ド層2とn- 型ベース層3との間にn+ 型のバッファ層
を設けても良い。そして、このn- 型のベース層3の表
面側に、p型のウェル状のベース層4が拡散形成されて
いる。さらに、このp型のベース層4の内側の表面側に
は、n+ 型のウェル状の外周の第1のカソード層5a,
中央の第2のカソード層5b及び内周のドレイン層6が
それぞれ独立して形成されている。p型のベース層4及
びn+ 型のドレイン層6上にはこれらに跨がり導電接触
するキャリア変換用の短絡用電極(金属電極)8が接続
されている。また、n+ 型のカソード層5a,5bは層
間絶縁膜14上に形成された金属配線第2層目のカソー
ド電極層7を介して相互接続されている。
In the semiconductor device, as shown in FIG. 35, a p.sup. + Type (first
An n -type (second conductivity type) base layer 3 is formed on the anode layer 2 by epitaxial growth using a semiconductor substrate of conductivity type as an anode layer 2. Note that an n + type buffer layer may be provided between the anode layer 2 and the n type base layer 3. On the surface side of the n -type base layer 3, a p-type well-shaped base layer 4 is formed by diffusion. Further, the first cathode layer 5a of the p-type surface of the inner base layer 4, n + -type well-shaped outer periphery of,
The central second cathode layer 5b and the inner peripheral drain layer 6 are formed independently of each other. On the p-type base layer 4 and the n + -type drain layer 6, a short-circuiting electrode (metal electrode) 8 for carrier conversion, which is conductively connected to these, is connected. The n + -type cathode layers 5a and 5b are interconnected via a second-layer cathode electrode layer 7 formed on the interlayer insulating film.

【0004】そして、n+ 型の第1のカソード層5aか
らp型のベース層4及びn- 型のベース層3の表面に亘
って、ゲート酸化膜(ゲート絶縁膜)9を介して第1の
MOSFET(VDMOS構造)12を構成する多結晶
シリコンの第1のゲート電極10が形成されており、一
方、n+ 型のドレイン層6からp型のベース層4および
+ 型の第2のカソード層5bの表面に亘って、ゲート
酸化膜9を介して第2のMOSFET13を構成する多
結晶シリコンの第2のゲート電極11が形成されてい
る。第1のゲート電極10と第2のゲート電極11は電
気的独立に制御可能となっている。なお、第1のゲート
電極10により構成される第1のMOSFET12及び
第2のゲート電極11により構成される第2のMOSF
ET13は共にnチャネル型のMOSFET(絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタ)である。
[0004] From the n + -type first cathode layer 5 a to the surfaces of the p-type base layer 4 and the n -- type base layer 3, the first layer is interposed via a gate oxide film (gate insulating film) 9. A first gate electrode 10 made of polycrystalline silicon constituting a MOSFET (VDMOS structure) 12 is formed, while an n + type drain layer 6 to a p type base layer 4 and an n + type second A second gate electrode 11 of polycrystalline silicon constituting the second MOSFET 13 is formed over the surface of the cathode layer 5b via the gate oxide film 9. The first gate electrode 10 and the second gate electrode 11 can be controlled electrically independently. It should be noted that a first MOSFET 12 formed by the first gate electrode 10 and a second MOSFET formed by the second gate electrode 11
ET13 are both n-channel MOSFETs (insulated gate field effect transistors).

【0005】図36に図35のサイリスタ半導体装置の
等価回路を示してある。この半導体構造においては、n
+ 型の第1のカソード層5a,p型のベース層4及びn
- 型のベース層3によりnpn型のバイポーラトランジ
スタQnpn 1が構成され、また、第2のn+ 型のカソー
ド層5b,p型のベース層4及びn- 型のベース層3に
よりnpn型のバイポーラトランジスタQnpn 2が構成
されている。更に、p型のベース層4,n- 型のベース
層3及びp+ 型のアノード層2によりpnp型のトラン
ジスタQpnp が構成されている。従って、カソード層5
a,5bを異にする並列接続のトランジスタQnpn 1,
Qnpn 2とトランジスタQpnp との直列接続より成るサ
イリスタ構造(pnpn構造)が構成されている。
FIG. 36 shows an equivalent circuit of the thyristor semiconductor device of FIG. In this semiconductor structure, n
+ -Type first cathode layer 5a, p-type base layer 4 and n
An npn-type bipolar transistor Qnpn 1 is constituted by the-type base layer 3, and an npn-type bipolar transistor is constituted by the second n + -type cathode layer 5b, the p-type base layer 4 and the n -- type base layer 3. The transistor Qnpn2 is configured. Further, a pnp transistor Qpnp is constituted by the p-type base layer 4, the n -type base layer 3 and the p + -type anode layer 2. Therefore, the cathode layer 5
a, 5b are connected in parallel, and transistors Qnpn1,
A thyristor structure (pnpn structure) composed of a series connection of Qnpn2 and transistor Qpnp is formed.

【0006】これらのトランジスタQnpn 1,Qnpn 2
及びQpnp に対し、第1のMOSFET12は、トラン
ジスタQnpn 1のコレクタたるn- 型のベース層3と第
1のカソード層5aとをp型のベース層4表面のチャネ
ルを介して接続し、n- 型のベース層3へ電子を注入す
る。また、短絡用電極8及び第2のMOSFET13
は、ドレイン層6とソース層たる第2のカソード層5b
を接続し、p型のベース層4内から正孔を引き抜く。
The transistors Qnpn 1 and Qnpn 2
And Qpnp, the first MOSFET 12 connects the n -type base layer 3, which is the collector of the transistor Qnpn 1, and the first cathode layer 5 a via the channel on the surface of the p-type base layer 4, and n Electrons are injected into the base layer 3 of the mold. In addition, the short-circuit electrode 8 and the second MOSFET 13
Are a drain layer 6 and a second cathode layer 5b as a source layer.
Are connected, and holes are extracted from the inside of the p-type base layer 4.

【0007】このような構成において、第2のゲート電
極11に電位が印加されていない状態又は負電位が印加
された状態で、第1のゲート電極10を高電位とする
と、第1のゲート電極10の直下のバックゲートたるp
型のベース層4の表面はn型反転層となり、カソード電
極層7からソース層としてのn+ 型の第1のカソード層
5a,第1のゲート電極10の直下のn型反転層(チャ
ネル),そしてドレイン層としてのn- 型のベース層3
とが接続される。従って、カソード電極層7からドレイ
ン・ドリフト領域であるn- 型のベース層3へ電子(n
- 型のベース層3の多数キャリア)が注入され、それに
呼応して、p+ 型のアノード層2からn-型のベース層
3へ正孔(アノード層2の多数キャリア)が注入され
る。これは、n- 型ベース層3の伝導度が変調され、p
np型のトランジスタQpnp がオン状態となったことを
意味する。さらに、このトランジスタQpnp の正孔電流
が、トランジスタQnpn 1,Qnpn 2のベース電流とな
るため、トランジスタQnpn 1,Qnpn 2がオン状態と
なる。即ち、p+ 型のアノード層2,n- 型のベース層
3,p型のベース層4及びn+ 型のカソード層5a,5
bにより構成されるサイリスタ(pnpn構造)がオン
状態となり、高濃度のキャリアがデバイス中に存在し、
本装置は低抵抗状態となる。このように、第2のゲート
電極11を零電位以下とした状態で、第1のゲート電極
10を高電位とすることにより、MCTと同様にサイリ
スタ状態となるので、ターンオンが速くオン電圧の低い
パワーデバイスとなる。
In such a configuration, when the first gate electrode 10 is set to a high potential in a state where no potential is applied to the second gate electrode 11 or a state where a negative potential is applied, the first gate electrode P which is the back gate just below 10
The surface of the base layer 4 becomes an n-type inversion layer, and the n-type inversion layer (channel) immediately below the n + -type first cathode layer 5a as a source layer and the first gate electrode 10 from the cathode electrode layer 7 , And an n -type base layer 3 as a drain layer
Are connected. Accordingly, electrons (n) are transferred from the cathode electrode layer 7 to the n type base layer 3 which is a drain drift region.
The majority carriers of the type base layer 3 are injected, and in response thereto, holes (the majority carriers of the anode layer 2) are injected from the p + type anode layer 2 to the n type base layer 3. This means that the conductivity of the n -type base layer 3 is modulated,
This means that the np-type transistor Qpnp is turned on. Further, since the hole current of the transistor Qpnp becomes the base current of the transistors Qnpn1 and Qnpn2, the transistors Qnpn1 and Qnpn2 are turned on. That is, the p + type anode layer 2, the n type base layer 3, the p type base layer 4 and the n + type cathode layers 5 a, 5
b, the thyristor (pnpn structure) is turned on, a high concentration of carriers is present in the device,
The device enters a low resistance state. As described above, by setting the first gate electrode 10 to a high potential in a state where the second gate electrode 11 is set to a zero potential or lower, a thyristor state is formed as in the case of the MCT. Become a power device.

【0008】このサイリスタ状態から、第1のゲート電
極10を高電位のまま第2のゲート電極11を高電位と
すると、第2のMOSFET13もオン状態となり、第
2のゲート電極11の直下のp型のベース層4の表面が
n型に反転する。これにより、p型のベース層4,短絡
用電極8,n+ 型のドレイン層6,第2のゲート電極1
1の直下のn型反転層(チャネル),そしてn+ 型のカ
ソード層5bが導通状態となる。p型のベース層4にお
ける正孔は、短絡用電極8において電子に変換されるた
め、p+ 型のコレクタ層2から注入された正孔電流は、
p型のベース層4から短絡用電極8で電子電流に変換さ
れ、その電子電流はカソード電極層7に流出する。従っ
て、バイポーラトランジスタQnpn 1,Qnpn 2はオフ
状態となる。この結果、サイリスタ動作は消滅し、バイ
ポーラトランジスタQpnp のみが作動するバイポーラト
ランジスタ状態となる。この状態は、先に説明したIG
BT(伝導度変調型トランジスタ)の動作状態(第1の
MOSFET12で電子が注入されベース層3の電気伝
導度が変調された状態)と同様になっており、サイリス
タ状態時に比してデバイス中に存在するキャリア密度が
減少した状態となっている。このため、この後第1のゲ
ート電極10を零又は負電位としたターンオフ時に、キ
ャリアの掃き出しに要する時間が短縮でき、ターンオフ
時間を短くすることができる。
In this thyristor state, when the second gate electrode 11 is set at a high potential while the first gate electrode 10 is kept at a high potential, the second MOSFET 13 is also turned on, and the p-type transistor immediately below the second gate electrode 11 is turned on. The surface of the mold base layer 4 is inverted to n-type. Thereby, the p-type base layer 4, the short-circuit electrode 8, the n + -type drain layer 6, the second gate electrode 1
The n-type inversion layer (channel) immediately below 1 and the n + -type cathode layer 5b enter a conductive state. Since holes in the p-type base layer 4 are converted into electrons in the short-circuit electrode 8, the hole current injected from the p + -type collector layer 2 is:
The p-type base layer 4 is converted into an electron current by the short-circuit electrode 8, and the electron current flows out to the cathode electrode layer 7. Therefore, the bipolar transistors Qnpn1 and Qnpn2 are turned off. As a result, the thyristor operation is extinguished, and a bipolar transistor state in which only bipolar transistor Qpnp operates is attained. This state corresponds to the IG described earlier.
This is similar to the operating state of a BT (conductivity modulation transistor) (a state in which electrons are injected by the first MOSFET 12 and the electric conductivity of the base layer 3 is modulated). The existing carrier density is reduced. Therefore, at the time of turning off the first gate electrode 10 to zero or negative potential thereafter, the time required for sweeping out the carriers can be reduced, and the turn-off time can be shortened.

【0009】図37(a),(b)にサイリスタ状態お
よびバイポーラトランジスタ状態(IGBT状態)にお
ける電流の流れ図を示してある。図37(a)に示すサ
イリスタ状態においては、カソード電極5a,5bに向
けn- 型のベース層3からp型のベース層4にかけて正
孔電流,電子電流が揃って流れ、サイリスタ動作が達成
されている。特に、主電流は中央部のn+ 型の第2のカ
ソード層5bの直下を縦方向に流れており、n+ 型の第
2のカソード層5bが実質的にサイリスタ動作時のカソ
ードとして機能している。
FIGS. 37 (a) and 37 (b) show current flows in the thyristor state and the bipolar transistor state (IGBT state). In the thyristor state shown in FIG. 37A, a hole current and an electron current flow uniformly from the n type base layer 3 to the p type base layer 4 toward the cathode electrodes 5a and 5b, and the thyristor operation is achieved. ing. In particular, the main current flows in the vertical direction immediately below the central n + -type second cathode layer 5b, and the n + -type second cathode layer 5b substantially functions as a cathode during thyristor operation. ing.

【0010】これに対し、図37(b)に示すバイポー
ラトランジスタ状態においては、装置の主電子電流はI
GBTと同様に、n- 型のベース層3から第1のMOS
FET12のチャネルを通って第1のカソード層5aに
流れ、また、正孔電流は第1のMOSFET12の側か
らp型のベース層4内に入り、短絡用電極8およびn+
型のドレイン層6を介して第2のMOSFET13を通
ってカソード電極層7に流出している。このように、ト
ランジスタ状態における主電流は、サイリスタ状態にお
ける主電流経路である中央部のn+ 型の第2のカソード
層5bの下方側領域を流れず、サイリスタ状態における
主電流経路とトランジスタ状態における主電流経路とが
分離されている。
On the other hand, in the bipolar transistor state shown in FIG. 37B, the main electron current of the device is I
As with GBT, n - first MOS -type base layer 3
The hole current flows through the channel of the FET 12 to the first cathode layer 5a, and the hole current enters the p-type base layer 4 from the side of the first MOSFET 12, and the short-circuit electrode 8 and the n +
It flows out to the cathode electrode layer 7 through the second MOSFET 13 via the drain layer 6 of the type. As described above, the main current in the transistor state does not flow through the region under the n + -type second cathode layer 5b at the center, which is the main current path in the thyristor state, and the main current path in the thyristor state and the transistor in the transistor state do not flow. The main current path is separated.

【0011】即ち、図35に示す半導体装置は、サイリ
スタをターンオンさせるため多数キャリアたる電子を注
入する第1のMOSFET12におけるソースたる第1
のカソード層5aとサイリスタ動作時の主電流が流れる
実質的なカソードたる第2のカソード層5bの部位を離
隔分離させたものである。第1のカソード層5aの下方
側領域の不純物濃度と第2のカソード層5bの下方側領
域の不純物濃度とを独立に制御可能となるので、低オン
電圧でサイリスタ動作となり、ターンオフ時間の短縮を
達成することができることは勿論のこと、寄生抵抗RB
の低減によりラッチアップ耐量を大きくすることが可能
である。
That is, in the semiconductor device shown in FIG. 35, the first MOSFET 12 which injects the majority carrier electrons to turn on the thyristor is the first MOSFET 12 which is the source.
Of the second cathode layer 5b, which is a substantial cathode through which a main current flows during thyristor operation, is separated from the cathode layer 5a. Since the impurity concentration in the lower region of the first cathode layer 5a and the impurity concentration in the lower region of the second cathode layer 5b can be controlled independently, a thyristor operation can be performed at a low on-voltage and the turn-off time can be reduced. Of course, the parasitic resistance R B
, It is possible to increase the latch-up withstand capability.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
半導体構造にあっては、次のような問題点がある。
However, the above-described semiconductor structure has the following problems.

【0013】 サイリスタ状態からバイポーラトラン
ジスタ状態(IGBT状態)に移行させるとき、p型の
ベース層4中から正孔を引き抜くため、p型のベース層
4の表面側にnチャネル型の第2のMOSFET13を
設ける必要があるが、その際、引抜く正孔を第2のMO
SFET13のモノポーラである電子に変換するため、
p型のベース層4及びn+ 型のドレイン層6にはこれら
に跨がる短絡用電極(金属電極)8を孤立且つ微細に形
成しなければならない。ところが、一般に、半導体領域
に接触する金属電極8を微細に形成するのは難しい。ま
た、この第1層目の金属電極8を挟んだ第1のカソード
層5aと第2のカソード層5bとを層間絶縁膜14上に
形成された第2層目のカソード電極(電源配線層)7を
介して相互接続する必要があるが、パワーデバイスでは
上下に重なる2層電極配線の構造はプロセス上も絶縁上
も実状に則していない。
When a transition is made from the thyristor state to the bipolar transistor state (IGBT state), holes are extracted from the p-type base layer 4. However, in this case, the holes to be extracted are set in the second MO.
In order to convert it into electrons which are monopolar of SFET13,
On the p-type base layer 4 and the n + -type drain layer 6, a short-circuit electrode (metal electrode) 8 extending between them must be isolated and finely formed. However, it is generally difficult to finely form the metal electrode 8 in contact with the semiconductor region. Further, the first cathode layer 5a and the second cathode layer 5b sandwiching the first layer metal electrode 8 are connected to a second layer cathode electrode (power supply wiring layer) formed on the interlayer insulating film 14. However, in the power device, the structure of the two-layer electrode wiring which overlaps vertically does not conform to the actual state in terms of process and insulation.

【0014】 第2のMOSFET13のオン抵抗を
低減させると、バイポーラトランジスタ動作時において
p型ベース4より正孔の引き抜きを早めることができ、
ターンオフ速度を上げることができる。ところが、第2
のMOSFET13は、第1のMOSFET12と同様
に、多結晶シリコンのゲート電極11をマスクとして用
いゲート下のボディの両側にソース・ドレイン領域
(6,5b)をセルフアライン(自己整合)で形成した
ものである。実効チャネル長はそのマスクたる多結晶シ
リコンのゲート電極11のゲート長によって決まるが、
ゲート電極11の長さは微細化プロセスでも約1μmが
現実的であり、短チャンネル化には限界があり、オン抵
抗の低減が困難である。またMOSトランジスタの特性
バラツキが起こり易い。
When the on-resistance of the second MOSFET 13 is reduced, it is possible to expedite the extraction of holes from the p-type base 4 during the operation of the bipolar transistor,
Turn-off speed can be increased. However, the second
MOSFET 13 is formed by self-aligning (self-alignment) source / drain regions (6, 5b) on both sides of the body under the gate using polycrystalline silicon gate electrode 11 as a mask, similarly to first MOSFET 12. It is. The effective channel length is determined by the gate length of the polycrystalline silicon gate electrode 11 serving as a mask.
The length of the gate electrode 11 is practically about 1 μm even in the miniaturization process, and there is a limit to shortening the channel, and it is difficult to reduce the on-resistance. In addition, variation in characteristics of the MOS transistor is likely to occur.

【0015】そこで、上記の問題点に鑑みて、本発明の
課題は、正孔引き抜き用の第2のMOSFETを電子注
入用の第1のMOSFETとは逆導電型とすることによ
り、正孔引き抜き時のキャリア変換用の短絡用電極の形
成を不要化し、微細電極形成の困難さと電極配線の2層
構造とを回避すると共に、第2のMOSFET自身のオ
ン抵抗の低減を実現できるサイリスタ半導体装置を提供
することにある。
In view of the above problems, an object of the present invention is to make the second MOSFET for hole extraction have a conductivity type opposite to that of the first MOSFET for electron injection, so that the second MOSFET for electron injection has the opposite conductivity type. A thyristor semiconductor device that eliminates the need to form a short-circuit electrode for carrier conversion at the time, avoids the difficulty of forming a fine electrode and the two-layer structure of the electrode wiring, and can reduce the on-resistance of the second MOSFET itself. To provide.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明においては、多数キャリア注入用のMIS
FETと多数キャリア引抜き用MISFETとを逆導電
型にすべく、多数キャリア引抜き用MISFETを2重
拡散型構造(DMOS構造)としたことを特徴とする。
即ち、本発明に係る半導体装置は、第1導電型の第1半
導体領域,この上に形成された第2導電型の第2半導体
領域,この第2半導体領域内にウェル状に形成された第
1導電型の第3半導体領域,この第3半導体領域内の表
面側にウェル状に形成された第2導電型の第4半導体領
域,第3半導体領域内の表面側のウェル端側にウェル状
に形成された第2導電型の第5半導体領域,第4半導体
領域内の表面側にウェル状に形成された第1導電型の第
6半導体領域,第3半導体領域及び第5半導体領域との
2重拡散型構造を有し、第5半導体領域から第2半導体
領域に対しその多数キャリアを注入する多数キャリア注
入用第2導電型MISFET,並びにこの第2導電型M
ISFETとは独立に開閉可能であって、第4半導体領
域及び第6半導体領域との2重拡散型構造を有し、第3
半導体領域から第6半導体領域にその多数キャリアを引
き抜く多数キャリア引き抜き用第1導電型MISFE
T,を備えて成る。
According to the present invention, there is provided a MIS for majority carrier injection.
The MISFET for extracting majority carriers has a double diffusion type (DMOS structure) so that the FET and the MISFET for extracting majority carriers have opposite conductivity types.
That is, the semiconductor device according to the present invention comprises a first semiconductor region of a first conductivity type, a second semiconductor region of a second conductivity type formed thereon, and a first semiconductor region formed in a well shape in the second semiconductor region. A third semiconductor region of one conductivity type; a fourth semiconductor region of second conductivity type formed in a well shape on the surface side in the third semiconductor region; Of the second conductive type fifth semiconductor region formed in the first conductive type, the first conductive type sixth semiconductor region, the third semiconductor region, and the fifth semiconductor region formed in a well shape on the surface side in the fourth semiconductor region. A second conductivity type MISFET for injecting majority carriers from the fifth semiconductor region into the second semiconductor region, having a double diffusion type structure, and a second conductivity type M
It can be opened and closed independently of the ISFET, has a double diffusion structure with a fourth semiconductor region and a sixth semiconductor region, and has a third
A first conductivity type MISFE for extracting majority carriers from the semiconductor region to the sixth semiconductor region;
T.

【0017】ここで、本発明は、第3半導体領域のうち
第5半導体領域直下から外側のウェル端領域全てが、第
3半導体領域の内側領域の不純物濃度よりも濃い高濃度
領域であることを特徴とする。
Here, the present invention is directed to the third semiconductor region.
The entire well end region from immediately below the fifth semiconductor region to the outside is
3 High concentration higher than the impurity concentration in the inner region of the semiconductor region
It is a region.

【0018】また、第5半導体領域は、第3半導体領域
内の多数キャリア引き抜き用第1導電型MISFET側
に形成された不純物高濃度の内側ウェル領域と、第3半
導体領域のウェル端側に形成され、内側ウェル領域の不
純物濃度に比して低濃度の外側ウェル領域との重なり領
域とすることができる。
The fifth semiconductor region is formed on the side of the first semiconductor MISFET for extracting majority carriers in the third semiconductor region, and the inner well region with a high impurity concentration is formed on the well end side of the third semiconductor region. Thus, an overlap region with the outer well region having a lower concentration than the impurity concentration of the inner well region can be obtained.

【0019】そして、第5半導体領域の直下の第3半導
体領域に、その第3半導体領域の不純物濃度よりも高濃
度の第1導電型の第7半導体領域を形成しても良い。こ
の第7半導体領域としては、第5半導体領域の直下に第
3半導体領域の一部を残す程の浅いウェル領域とする
In the third semiconductor region immediately below the fifth semiconductor region, a seventh semiconductor region of the first conductivity type having a higher concentration than the impurity concentration of the third semiconductor region may be formed. As the seventh semiconductor region, a shallow well region enough to leave a portion of the third semiconductor region directly below the fifth semiconductor region.

【0020】また、多数キャリア引き抜き用第1導電型
MISFETのゲート電極の直下の第3半導体領域に、
不純物高濃度の第1導電型の第9半導体領域を形成して
も良い。
In the third semiconductor region immediately below the gate electrode of the first conductivity type MISFET for extracting majority carriers,
A ninth semiconductor region of the first conductivity type with a high impurity concentration may be formed.

【0021】多数キャリア注入用第2導電型MISFE
Tと多数キャリア引き抜き用第1導電型MISFETの
うち一方をエンハンスメント型とし、他方をディプレッ
ション型とすることが好ましい。
MISFE of the second conductivity type for majority carrier injection
It is preferable that one of T and the first conductivity type MISFET for majority carrier extraction is an enhancement type and the other is a depletion type.

【0022】なお、第1半導体領域と第2半導体領域と
の間に第2導電型のバッファ層を設けても良い。
Note that the first semiconductor region and the second semiconductor region
A second conductivity type buffer layer may be provided between them.

【0023】また、第6半導体領域を基準としてその両
側に第2導電型MISFET及び第1導電型MISFE
Tをそれぞれ設けても良い。
Further, both of the six semiconductor regions are referred to as a reference.
The second conductive type MISFET and the first conductive type MISFE
T may be provided respectively.

【0024】第5半導体領域に導電接触する電極に接続
した短絡電極を第3半導体領域に接続しても良い。ここ
で、第3半導体領域をストライプ状のウェルとし、その
ウェルの長手方向の端部表面に上記短絡電極を形成する
と良い。
A short-circuit electrode connected to an electrode which is in conductive contact with the fifth semiconductor region may be connected to the third semiconductor region. Here, it is preferable that the third semiconductor region is a stripe-shaped well, and the short-circuit electrode is formed on a longitudinal end surface of the well.

【0025】第3半導体領域の相対向するウェル端に形
成された1対の第5半導体領域で挟まれた領域に、多数
キャリア引き抜き用第1導電型MISFET部を複数個
形成しても良い。そして、複数個の多数キャリア引き抜
き用第1導電型MISFET部の間で第3半導体領域の
表面側にウェル状の第1導電型の第8半導体領域を形成
することが好ましい。
A plurality of first-conductivity-type MISFET sections for majority carrier extraction may be formed in a region between a pair of fifth semiconductor regions formed at opposed well ends of the third semiconductor region. It is preferable to form a well-shaped eighth semiconductor region of the first conductivity type on the surface side of the third semiconductor region between the plurality of MISFET portions for extracting the majority carrier.

【0026】また一方、第3半導体領域の相対向するウ
ェル端側に形成された第4半導体領域及び第6半導体領
域との2重拡散構造と、これら2重拡散構造に挟まれた
領域で第3半導体領域の表面側にウェル状に形成された
第1導電型の第8半導体領域とを有して成る構成を採用
できる。
On the other hand, the fourth semiconductor region and the sixth semiconductor region formed on the opposite side of the third semiconductor region on the side of the well end have a double diffusion structure, and a region between the double diffusion structures has a second diffusion region. A configuration having a first conductivity type eighth semiconductor region formed in a well shape on the surface side of the three semiconductor regions can be adopted.

【0027】上記第5半導体領域と上記第8半導体領域
とを第1導電型の連結拡散層を介して接続し、第8半導
体領域に電極を導電接触させることが好ましい。
It is preferable that the fifth semiconductor region and the eighth semiconductor region are connected via a first conductivity type connection diffusion layer, and an electrode is brought into conductive contact with the eighth semiconductor region.

【0028】また、上記第5半導体領域と上記第8半導
体領域とを導通遮断する経路スイッチング用第2導電型
MISFETを形成し、第8半導体領域に電極を導電接
触させることが好ましい。ここで、上記経路スイッチン
グ用第2導電型MISFETのゲート電極としては上記
多数キャリア注入用第2導電型MISFETのゲート電
極の一部を用いて成ることが好ましい。
It is preferable that a second-conductivity-type MISFET for path switching for conducting and blocking the fifth semiconductor region and the eighth semiconductor region be formed, and that an electrode be brought into conductive contact with the eighth semiconductor region. Here, it is preferable that a part of the gate electrode of the second conductivity type MISFET for majority carrier injection is used as the gate electrode of the second conductivity type MISFET for path switching.

【0029】多数キャリア注入用第2導電型MISFE
Tのゲート電極はチップレイアウト上でストライプ状に
複数本並設されており、その複数本のゲート電極にはゲ
ートパッドに繋がる複数のゲート配線が格子状に導通し
て成る構成を採用できる。
MISFE of second conductivity type for majority carrier injection
A plurality of T gate electrodes are arranged in stripes on the chip layout, and a configuration in which a plurality of gate wirings connected to gate pads are electrically connected in a grid pattern to the plurality of gate electrodes can be adopted.

【0030】また、多数キャリア注入用第2導電型MI
SFETのゲート電極はチップレイアウト上で格子点に
設けられた島状であり、上記ゲート電極にはゲートパッ
ドに繋がる複数のゲート配線が格子状に導通しており、
上記ゲート配線で区分された格子内領域が多数キャリア
引き抜き第1導電型MISFETの格子状のゲート電極
で分割されて成る構成を採用できる。
Further, the second conductivity type MI for majority carrier injection.
The gate electrode of the SFET has an island shape provided at a lattice point on a chip layout, and a plurality of gate wirings connected to a gate pad are electrically connected to the gate electrode in a lattice shape.
It is possible to adopt a configuration in which the in-grating region divided by the gate wiring is divided by the lattice-shaped gate electrode of the first conductivity type MISFET in which majority carriers are extracted.

【0031】〔作用〕 本発明に係る半導体装置においては、第1導電型の第1
半導体領域にアノード電位を印加すると共に、第2導電
型の第5半導体領域及び第1導電型の第6半導体領域に
カソード電位を印加した状態で、第1導電型のMISF
ETをオフ状態にしたまま第2導電型のMISFETを
オン状態とすると、第2のMISFETのソース領域と
しての第5半導体領域から第2導電型の第2半導体領域
にその多数キャリアが注入されので、これに呼応して第
1導電型の第1半導体領域から第2導電型の第2半導体
領域内にその少数キャリアが注入される。従って、第1
導電型の第1半導体領域,第2導電型の第2半導体領域
および第1導電型の第3半導体領域からなるトランジス
タがオン状態となる。これにより、第1導電型の第3半
導体領域にその多数キャリアが注入されることとなり、
同時に第2導電型の第2半導体領域,第1導電型の第3
半導体領域および第2導電型の第5半導体領域により構
成されるトランジスタがオン状態となる。従って、第1
導電型の第1半導体領域,第2導電型の第2半導体領
域,第1導電型の第3半導体領域および第2導電型の第
5半導体領域からなるpnpn構造のサイリスタがオン
状態となる。このため、サイリスタ動作によりオン電圧
を低くすることができる。
[Operation] In the semiconductor device according to the present invention, the first conductivity type first
In a state where an anode potential is applied to the semiconductor region and a cathode potential is applied to the fifth semiconductor region of the second conductivity type and the sixth semiconductor region of the first conductivity type, the MISF of the first conductivity type is applied.
When the MISFET of the second conductivity type is turned on with the ET kept off, majority carriers are injected from the fifth semiconductor region as the source region of the second MISFET into the second semiconductor region of the second conductivity type. In response, the minority carriers are injected from the first semiconductor region of the first conductivity type into the second semiconductor region of the second conductivity type. Therefore, the first
The transistor including the first semiconductor region of the conductivity type, the second semiconductor region of the second conductivity type, and the third semiconductor region of the first conductivity type is turned on. Thereby, the majority carriers are injected into the third semiconductor region of the first conductivity type,
At the same time, the second semiconductor region of the second conductivity type and the third semiconductor region of the first conductivity type
The transistor including the semiconductor region and the fifth semiconductor region of the second conductivity type is turned on. Therefore, the first
The thyristor having the pnpn structure including the first semiconductor region of the conductivity type, the second semiconductor region of the second conductivity type, the third semiconductor region of the first conductivity type, and the fifth semiconductor region of the second conductivity type is turned on. Therefore, the on-voltage can be reduced by the thyristor operation.

【0032】他方、第2導電型のMISFETをオン状
態のまま、第1導電型のMISFETをオン状態とする
と、第1導電型の第3半導体領域中の多数キャリアが第
1導電型のMISFETを介して第1導電型の第6領域
へ流出するので、第2導電型の第2半導体領域,第1導
電型の第3半導体領域および第2導電型の第5半導体領
域により構成されるトランジスタがオフ状態となる。こ
のため、サイリスタ状態からIGBTと同様のトランジ
スタ状態となり、デバイス内のキャリア密度が減少す
る。この後、第2導電型のMISFETをオフ状態とす
ると、トランジスタ状態が瞬時にオフとなるので、高速
のターンオフが可能である。
On the other hand, when the MISFET of the first conductivity type is turned on while the MISFET of the second conductivity type is turned on, majority carriers in the third semiconductor region of the first conductivity type cause the MISFET of the first conductivity type to turn on. Flows to the sixth region of the first conductivity type through the second semiconductor region, a transistor constituted by the second semiconductor region of the second conductivity type, the third semiconductor region of the first conductivity type, and the fifth semiconductor region of the second conductivity type. It turns off. For this reason, the thyristor state changes to a transistor state similar to that of the IGBT, and the carrier density in the device decreases. Thereafter, when the MISFET of the second conductivity type is turned off, the transistor state is turned off instantaneously, so that high-speed turn-off is possible.

【0033】第3半導体領域内の多数キャリア引抜き用
のMISFETが第2半導体領域内の多数キャリア注入
用のM1SFETの導電型とは逆導電型の第1導電型で
あるので、第3半導体領域内の多数キャリアをこの第1
導電型のMISFETを介して直接引き抜くことがで
き、従来構造のようなキャリアを変換するための短絡用
電極(金属電極)を第1層目の電極配線として形成する
必要が無くなる。従って、微細電極形成の困難さと電極
配線の2層構造とを回避できる。
The MISFET for extracting majority carriers in the third semiconductor region has a first conductivity type opposite to that of the M1SFET for majority carrier injection in the second semiconductor region. The majority carrier of this first
It can be pulled out directly through the conductive type MISFET, eliminating the need to form a short-circuit electrode (metal electrode) for converting carriers as in the conventional structure as the first-layer electrode wiring. Therefore, it is possible to avoid the difficulty of forming a fine electrode and the two-layer structure of electrode wiring.

【0034】また、第1導電型のMISFETは2重拡
散型構造のMISFETであるため、拡散長差によりチ
ャネル長を決定できるので短チャネル化を実現でき、M
ISFET自身の低オン抵抗化が可能である。このた
め、多数キャリアの引き抜きを強くでき、ターンオフ速
度を早めることができる。更にMISFETの特性バラ
ツキも抑えることができる。
Further, since the first conductivity type MISFET is a MISFET having a double diffusion type structure, a channel length can be determined by a difference in diffusion length, so that a short channel can be realized.
The on-resistance of the ISFET itself can be reduced. For this reason, the majority carrier can be strongly extracted, and the turn-off speed can be increased. Further, variation in characteristics of the MISFET can be suppressed.

【0035】特に、本発明では、第3半導体領域のうち
第5半導体領域直下から外側のウェル端領域全てが、第
3半導体領域の内側領域の不純物濃度よりも濃い高濃度
領域であることを特徴とする。IGBT状態時の多数キ
ャリアの引き抜き電流経路の寄生抵抗値を下げることが
できるので、ラッチアップ耐量を大きくできる。
In particular, according to the present invention, in the third semiconductor region,
The entire well end region from immediately below the fifth semiconductor region to the outside is
3 High concentration higher than the impurity concentration in the inner region of the semiconductor region
It is a region. Since the parasitic resistance value of the majority carrier extraction current path in the IGBT state can be reduced, the latch-up resistance can be increased.

【0036】第5半導体領域が、第3半導体領域内の多
数キャリア引き抜き用第1導電型MISFET側に形成
された不純物高濃度の内側ウェル領域と、第3半導体領
域のウェル端側に形成され、内側ウェル領域の不純物濃
度に比して低濃度の外側ウェル領域との重なり領域とな
っている構造においては、内側ウェル領域の濃度の方が
高いので、その部分の電流増幅率が外側ウェル領域のそ
れに比して高い。それ故、内側ウェル領域がサイリスタ
状態時で実質的なカソード領域として機能する。IGB
T動作時では拡散抵抗の電圧降下により外側ウェル領域
の周囲の電圧が低くなるが、その部分の電流増幅率は低
いので、IGBT動作時ではラッチアップし難い。この
ため、可制御電流容量の増大を図ることができる。
A fifth semiconductor region is formed on the inner side of the high impurity concentration well formed on the side of the first conductivity type MISFET for majority carrier extraction in the third semiconductor region, and on the well end side of the third semiconductor region. In a structure in which the impurity concentration of the inner well region overlaps with the outer well region having a lower concentration than that of the inner well region, the current amplification factor of the portion is higher than that of the outer well region because the concentration of the inner well region is higher. Higher than that. Therefore, the inner well region functions as a substantial cathode region in the thyristor state. IGB
In the T operation, the voltage around the outer well region decreases due to the voltage drop of the diffusion resistance. However, since the current amplification factor in that portion is low, it is difficult to latch up during the IGBT operation. Therefore, the controllable current capacity can be increased.

【0037】第5半導体領域の直下の第3半導体領域に
その第3半導体領域の不純物濃度よりも高濃度の第1導
電型の第7半導体領域が形成されて成る構造において
は、第5半導体領域の下側の寄生抵抗値を低減できるの
で、IGBT状態におけるラッチアップを抑制でき、可
制御電流値の増大を図ることができる。特に、第7半導
体領域が第5半導体領域の直下に前記第3半導体領域の
一部を残す程の浅いウェ ル領域である場合、深いウェル
領域を形成した場合に比べてサイリスタ状態におけるオ
ン電圧の増加を招かずに済む。
In the structure in which the seventh semiconductor region of the first conductivity type having a higher concentration than the impurity concentration of the third semiconductor region is formed in the third semiconductor region immediately below the fifth semiconductor region, the fifth semiconductor region is formed. , The latch-up in the IGBT state can be suppressed, and the controllable current value can be increased. In particular, the seventh semi
The body region is located immediately below the fifth semiconductor region.
If it is shallow-well area of enough to leave a part, deep well
In the thyristor state, compared to the case where the
This does not cause an increase in the supply voltage.

【0038】多数キャリア引き抜き用第1導電型MIS
FETのゲート電極の直下の第3半導体領域に不純物高
濃度の第1導電型の第9半導体領域を形成した構造にお
いては、ゲート電極直下の拡散抵抗の値を僅少化できる
ので、ラッチアップ耐量の増大を図ることができる。
First conductivity type MIS for extracting majority carriers
In the structure in which the ninth semiconductor region of the first conductivity type having a high impurity concentration is formed in the third semiconductor region immediately below the gate electrode of the FET, the value of the diffusion resistance immediately below the gate electrode can be reduced, so that the latch-up withstand capability is reduced. Increase can be achieved.

【0039】第1導電型MISFETと第2導電型MI
SFETのうち一方がエンハンスメント型であって他方
がディプレッション型である場合には、いずれのMIS
FETのオン・オフ制御もゲート電圧が正電源又は負電
源の一方で行うことができるので、ゲート駆動回路の簡
素化を図ることができる。
A first conductivity type MISFET and a second conductivity type MISFET
If one of the SFETs is an enhancement type and the other is a depletion type,
Since the ON / OFF control of the FET can be performed with either the positive power supply or the negative power supply of the gate voltage, the gate drive circuit can be simplified.

【0040】第5半導体領域に導電接触する電極に接続
した短絡電極を第3半導体領域に接続して成る構造にお
いては、トランジスタ状態にはこの第3半導体領域内の
多数キャリアを直接引き抜くことができ、可制御電流値
の増大を図ることができる。
In the structure in which the short-circuit electrode connected to the electrode which makes conductive contact with the fifth semiconductor region is connected to the third semiconductor region, the majority carriers in the third semiconductor region can be directly extracted in the transistor state. The controllable current value can be increased.

【0041】特に、コーナー部では電界集中が起こり、
ラッチアップし易いが、第3半導体領域がストライプ状
のウェルであり、このウェルの長手方向の端部表面に上
記短絡電極が形成されて成る構造では、コーナー部での
ラッチアップを抑制することができると共に、サイリス
タ動作モードにおいても第3半導体領域内の多数キャリ
ア密度の豊富化を図ることができる。第1導電型のMI
SFET及び第2導電型のMISFETをオフ状態にし
たまま、アノード・カソード間電圧を印加しても、短絡
電極を介してカソードに電流が漏れるので、電源投入時
のラッチアップを防止することができる。
In particular, electric field concentration occurs at the corners,
Although the third semiconductor region is a stripe-shaped well, and the short-circuit electrode is formed on the longitudinal end surface of the well, it is easy to suppress the latch-up at the corner. At the same time, the majority carrier density in the third semiconductor region can be increased even in the thyristor operation mode. MI of the first conductivity type
Even if the voltage between the anode and the cathode is applied while the SFET and the MISFET of the second conductivity type are turned off, current leaks to the cathode via the short-circuit electrode, so that latch-up at power-on can be prevented. .

【0042】第3半導体領域の相対向するウェル端に形
成された1対の第5半導体領域で挟まれた領域に、多数
キャリア引き抜き用第1導電型MISFET部を複数個
形成した構造においては、IGBT状態時の多数キャリ
ア引き抜きを強めることができ、可制御電流を増大させ
ることができる。
In a structure in which a plurality of first-conductivity-type MISFET sections for majority carrier extraction are formed in a region sandwiched between a pair of fifth semiconductor regions formed at opposed well ends of the third semiconductor region, The extraction of majority carriers in the IGBT state can be enhanced, and the controllable current can be increased.

【0043】複数個の多数キャリア引き抜き用第1導電
型MISFET部の間で第3半導体領域の表面側にウェ
ル状の第1導電型の第8半導体領域を形成した構造にお
いては、第8半導体領域よる集電能力が増すため、サイ
リスタ時の電流容量の増大を図ることができる。
In a structure in which a well-shaped eighth semiconductor region of the first conductivity type is formed on the surface side of the third semiconductor region between the plurality of MISFET portions for extracting the majority carrier, the eighth semiconductor region is formed. Therefore, the current capacity at the time of the thyristor can be increased.

【0044】第3半導体領域の相対向するウェル端側に
形成された第4半導体領域及び第6半導体領域との2重
拡散構造と、これら2重拡散構造に挟まれた領域で第3
半導体領域の表面側にウェル状に形成された第1導電型
の第8半導体領域とを有して成る構成を採用した場合、
多数キャリアの引き抜き電流経路を短縮できるので、可
制御電流容量の増大を図ることができる。
The fourth semiconductor region and the sixth semiconductor region formed on the opposed well end side of the third semiconductor region have a double diffusion structure, and the region sandwiched by these double diffusion structures has a third diffusion structure.
In the case of employing a configuration having an eighth semiconductor region of the first conductivity type formed in a well shape on the surface side of the semiconductor region,
Since the current path for extracting majority carriers can be shortened, the controllable current capacity can be increased.

【0045】第5半導体領域と第8半導体領域とを第1
導電型の連結拡散層を介して接続し、第8半導体領域に
電極を導電接触させた構造においては、第5半導体領域
から連結拡散層及び第8半導体領域を介して上記電極に
到る電流経路には拡散抵抗が寄生しているが、この拡散
抵抗の電圧降下によってウェル端側の第5半導体領域と
その直下の第3半導体領域との順方向電圧が相対的に高
くならず、ラッチアップを抑制でき、可制御電流容量の
増大を図ることができる。
The fifth semiconductor region and the eighth semiconductor region are connected to the first semiconductor region.
In a structure in which an electrode is conductively connected to the eighth semiconductor region through a connection via a conductive type connection diffusion layer, a current path from the fifth semiconductor region to the electrode via the connection diffusion layer and the eighth semiconductor region. Has a parasitic resistance, the forward voltage of the fifth semiconductor region on the well end side and the third semiconductor region immediately below the fifth semiconductor region do not become relatively high due to the voltage drop of the diffused resistor. The controllable current capacity can be increased.

【0046】第5半導体領域と第8半導体領域とを導通
遮断する経路スイッチング用第2導電型MISFETを
形成し、第8半導体領域に電極を導電接触させた構造に
おいては、ターンオフ時に経路スイッチング用第2導電
型MISFETをオンさせると、第5半導体領域を流れ
る電流が消失するため、ラッチアップを無くすことがで
きる。
In a structure in which a second-conduction-type MISFET for path switching that conducts and cuts off the fifth semiconductor region and the eighth semiconductor region is formed and an electrode is brought into conductive contact with the eighth semiconductor region, the MISFET for path switching is turned off at the time of turn-off. When the two-conductivity MISFET is turned on, the current flowing through the fifth semiconductor region disappears, so that latch-up can be eliminated.

【0047】特に、上記経路スイッチング用第2導電型
MISFETのゲート電極として上記多数キャリア注入
用第2導電型MISFETのゲート電極の一部を用いて
成る場合は、製造工数の削減及び微細化が可能となる。
In particular, when a part of the gate electrode of the second-conductivity-type MISFET for majority carrier injection is used as the gate electrode of the second-conduction-type MISFET for path switching, the number of manufacturing steps can be reduced and the size can be reduced. Becomes

【0048】多数キャリア注入用第2導電型MISFE
Tのゲート電極はチップレイアウト上でストライプ状に
複数本並設されており、その複数本のゲート電極にはゲ
ートパッドに繋がる複数のゲート配線が格子状に導通し
て成る構成を採用した場合、ゲートッパッドから最も遠
いゲート電極までの配線抵抗が低減されているので、ゲ
ート信号の伝播遅延が減少し、ターンオフ時における最
遠のゲート電極のセルでの電流集中が抑制される。この
ため、ターンオフの高速化は勿論のこと、最遠のゲート
電極のセルでの破壊が起こり難くなり、可制御電流容量
の増大を図ることができる。
Second conductivity type MISFE for majority carrier injection
A plurality of T gate electrodes are arranged in a stripe pattern on a chip layout, and a plurality of gate electrodes connected to a gate pad are connected to the plurality of gate electrodes in a grid pattern. Since the wiring resistance from the gate pad to the farthest gate electrode is reduced, the propagation delay of the gate signal is reduced, and current concentration in the cell of the farthest gate electrode during turn-off is suppressed. For this reason, not only is the turn-off speeded up, but also the breakdown of the cell at the farthest gate electrode is unlikely to occur, and the controllable current capacity can be increased.

【0049】また、多数キャリア注入用第2導電型MI
SFETのゲート電極はチップレイアウト上で格子点に
設けられた島状であり、上記ゲート電極にはゲートパッ
ドに繋がる複数のゲート配線が格子状に導通しており、
上記ゲート配線で区分された格子内領域が多数キャリア
引き抜き第1導電型MISFETの格子状のゲート電極
で分割されて成る構成を採用した場合、ゲートパッドか
ら遠い第2導電型MISFETのゲート電極でも伝播遅
延が抑制されるので、ターンオフの高速化と可制御電流
容量の増大を図ることができる。また、第1導電型MI
SFETのゲート電極が縦横格子状に形成されている
め、ゲートパッドから遠いゲート電極でも信号遅延が少
なくなり、ターンオンの高速化に寄与する。1格子内領
域がゲート電極で分割されているため、サイリスタ動作
時には電流容量の増大を図ることができる。また、IG
BT動作での多数キャリアの引き抜きを分散的に行うこ
とができ、ラッチアップ耐量の増大に寄与する。
Also, the second conductivity type MI for majority carrier injection.
The gate electrode of the SFET has an island shape provided at a lattice point on a chip layout, and a plurality of gate wirings connected to a gate pad are electrically connected to the gate electrode in a lattice shape.
In the case where a structure in which the in-grating region divided by the gate wiring is divided by the lattice-like gate electrode of the first-conductivity-type MISFET in which majority carriers are extracted is adopted, the propagation also occurs in the gate electrode of the second-conductivity-type MISFET far from the gate pad. Since the delay is suppressed, it is possible to increase the speed of turn-off and increase the controllable current capacity. Also, the first conductivity type MI
Since the gate electrode of the SFET is formed in a vertical and horizontal lattice, the signal delay is reduced even at a gate electrode far from the gate pad, contributing to a faster turn-on. Since the region within one lattice is divided by the gate electrode, the current capacity can be increased during the thyristor operation. Also, IG
The majority carriers can be extracted in a BT operation in a distributed manner, which contributes to an increase in the latch-up tolerance.

【0050】[0050]

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、本発明の
各実施例を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0051】〔実施例1〕 図1に、本発明の実施例1に係るダブルゲートを備えた
サイリスタ半導体装置の構造を示してある。本例の半導
体装置は、アノード電極1が裏面に設置されたp++
(第1導電型)の半導体基板を第1半導体領域(アノー
ド領域)2として、この第1半導体領域2上に、n+
のバッファ層3aを介してn- 型(第2導電型)の第2
半導体領域(n- 型ベース層)3がエピタキシャル成長
により形成されている。このn- 型の第2半導体領域3
の表面側にはp型のウェル状の第3半導体領域(p型ベ
ース層)4が形成されている。更に、このp型の第3半
導体領域4のウェル表面側の中央部にはウェル状のn型
の第4半導体領域(チャネル拡散層)15が形成されて
いると共に、第3半導体領域4のウェル端に沿ってこの
第4半導体領域15に離隔して平面的に囲むリング状の
+ 型の第5半導体領域(カソード領域)16が形成さ
れている。また、ウェル中央部の第4半導体領域15の
表面側にはp+ 型のウェル状の第6半導体領域17が形
成されている。
Embodiment 1 FIG. 1 shows a structure of a thyristor semiconductor device having a double gate according to Embodiment 1 of the present invention. In the semiconductor device of the present example, a p ++ (first conductivity type) semiconductor substrate having an anode electrode 1 provided on the back surface is defined as a first semiconductor region (anode region) 2, The n -type (second conductivity type) second through the n + -type buffer layer 3a
A semiconductor region (n type base layer) 3 is formed by epitaxial growth. This n type second semiconductor region 3
A p-type well-shaped third semiconductor region (p-type base layer) 4 is formed on the surface side of. Further, a well-shaped n-type fourth semiconductor region (channel diffusion layer) 15 is formed at the center of the p-type third semiconductor region 4 on the well surface side, and the well of the third semiconductor region 4 is formed. A ring-shaped n + -type fifth semiconductor region (cathode region) 16 is formed along the end and separated from the fourth semiconductor region 15 to surround it in a plane. A p + well-shaped sixth semiconductor region 17 is formed on the surface side of the fourth semiconductor region 15 at the center of the well.

【0052】n型の第5半導体領域16及びp+ 型の第
6半導体領域17には第1層目の金属電極としての第1
のカソード電極18a及び第2のカソード電極18bが
導電接触している。
The n-type fifth semiconductor region 16 and the p + -type sixth semiconductor region 17 have the first metal electrode as the first layer.
And the second cathode electrode 18b are in conductive contact.

【0053】そして、n+ 型の第5半導体領域16から
p型の第3半導体領域4及びn- 型の第2半導体領域3
の表面に亘って、ゲート酸化膜(ゲート絶縁膜)9を介
してnチャネル型の第1のMOSFET(VDMOS構
造)12を構成する多結晶シリコンの第1のゲート電極
10が設置されており、一方、p+ 型の第6半導体領域
17からn型の第4半導体領域15,n+ 型の第5半導
体領域16およびp型の第3半導体領域4の表面に亘っ
て、ゲート酸化膜9を介してpチャネル型の第2のMO
SFET(DMOS構造)23を構成する多結晶シリコ
ンの第2のゲート電極21が設置されている。第2のM
OSFET23は2重拡散型MOSFETで、ゲート電
極21をマスクとしてn型の第4半導体領域15がチャ
ネル拡散層としてウェル状のp型の第3半導体領域4の
表面側に形成された後、同じくゲート電極21をマスク
としてp+ 型の第6半導体領域17がソース層として第
4半導体領域15の表面側に拡散形成されたものであ
る。電子注入用の第1のMOSFET12がnチャネル
型DMOSであるのに対し、正孔引抜き用の第2のMO
SFET23はpチャネル型DMOSとなっている。従
って、第2のMOSFET23のチャネルは第3半導体
領域4と第6半導体領域17で挟まれた部分であり、横
方向拡散長の差によりチャネル長が決定されるので短チ
ャネル化されている。なお、第1のゲート電極10と第
2のゲート電極21は電気的に相互独立に制御可能とな
っている。
Then, from the n + -type fifth semiconductor region 16 to the p-type third semiconductor region 4 and the n -type second semiconductor region 3
A first gate electrode 10 of polycrystalline silicon constituting an n-channel type first MOSFET (VDMOS structure) 12 is provided via a gate oxide film (gate insulating film) 9 over the surface of On the other hand, the gate oxide film 9 is formed from the p + -type sixth semiconductor region 17 to the n-type fourth semiconductor region 15, the n + -type fifth semiconductor region 16, and the surface of the p-type third semiconductor region 4. Via a second MO of p-channel type
A second gate electrode 21 made of polycrystalline silicon constituting the SFET (DMOS structure) 23 is provided. 2nd M
The OSFET 23 is a double-diffusion type MOSFET. After the n-type fourth semiconductor region 15 is formed as a channel diffusion layer on the surface side of the well-shaped p-type third semiconductor region 4 using the gate electrode 21 as a mask, The p + -type sixth semiconductor region 17 is formed as a source layer on the surface side of the fourth semiconductor region 15 by diffusion using the electrode 21 as a mask. While the first MOSFET 12 for electron injection is an n-channel DMOS, the second MOSFET 12 for hole extraction is
The SFET 23 is a p-channel type DMOS. Therefore, the channel of the second MOSFET 23 is a portion sandwiched between the third semiconductor region 4 and the sixth semiconductor region 17, and the channel length is determined by the difference in the lateral diffusion length, so that the channel is shortened. Note that the first gate electrode 10 and the second gate electrode 21 can be electrically controlled independently of each other.

【0054】図2に本装置の等価回路を示してある。本
装置においては、n+ 型の第5半導体領域16,p型の
第3半導体領域4およびn- 型の第2半導体領域3によ
りnpn型のバイポーラトランジスタQnpn が構成さ
れ、また、p型の第3半導体領域4,n- 型の第2半導
体領域3およびp++型の第1半導体領域2によりpnp
型のバイポーラトランジスタQpnp が構成されている。
従って、バイポーラトランジスタQnpn とQpnp により
サイリスタ構造(pnpn構造)が構成されている。こ
こで、p型の第3半導体領域4,n型の第4半導体領域
15およびp+ 型の第6半導体領域17は破線で示す如
くのpnp型の寄生トランジスタqpnp を構成している
が、p型の第3半導体領域4がn+ 型の第5半導体領域
16を介して第1のカソード電極18aに短絡している
ため、トランジスタ機能は抑圧されている。第1のMO
SFET12は、第5半導体領域16から第3半導体領
域4を介してトランジスタQpnp のベース層たる第2半
導体領域3へその多数キャリア(電子)を注入する。ま
た、第2のMOSFET23は、第3半導体領域4中の
多数キャリア(正孔)を第4半導体領域15のチャネル
を介して第6半導体領域17へ引き抜く。
FIG. 2 shows an equivalent circuit of the present apparatus. In this device, the n + -type fifth semiconductor region 16, the p-type third semiconductor region 4, and the n -type second semiconductor region 3 form an npn-type bipolar transistor Qnpn. 3 semiconductor region 4, n -type second semiconductor region 3 and p ++ -type first semiconductor region 2
A bipolar transistor Qpnp is formed.
Therefore, a thyristor structure (pnpn structure) is formed by the bipolar transistors Qnpn and Qpnp. Here, the p-type third semiconductor region 4, the n-type fourth semiconductor region 15, and the p + -type sixth semiconductor region 17 constitute a pnp-type parasitic transistor q pnp as shown by a broken line. Since the p-type third semiconductor region 4 is short-circuited to the first cathode electrode 18a via the n + -type fifth semiconductor region 16, the transistor function is suppressed. First MO
The SFET 12 injects majority carriers (electrons) from the fifth semiconductor region 16 through the third semiconductor region 4 to the second semiconductor region 3 which is the base layer of the transistor Qpnp. Further, the second MOSFET 23 extracts majority carriers (holes) in the third semiconductor region 4 to the sixth semiconductor region 17 via the channel of the fourth semiconductor region 15.

【0055】このような構造の本装置において、第2の
ゲート電極21に高電位が印加された状態で、第1のゲ
ート電極10を高電位とすると、第1のゲート電極10
の直下のバックゲートたるp型の第3半導体領域4のウ
ェル端表面はn型反転層となり、カソード電極18aか
らソース領域としてのn+ 型の第5半導体領域16,第
1のゲート電極10の直下のn型反転層,そしてドレイ
ンとしてのn- 型の第2半導体領域3とが接続される。
従って、カソード電極18aからドレインドリフト領域
であるn- 型の第2半導体領域3へその多数キャリアと
しての電子が注入され、それに呼応して、p+ 型の第1
半導体領域2から正孔が注入される。これにより伝導度
が変調され、pnp型のトランジスタQpnpがオン状
態(IGBT状態)となる。さらに、このトランジスタ
Qpnpの正孔電流が、トランジスタQnpnのベース
電流となるため、トランジスタQnpnがオン状態とな
る。すなわち、p+ 型の第1半導体領域2,n- 型の第
2半導体領域3,p型の第3半導体領域4およびn+
の第5半導体領域16により構成されるサイリスタ(p
npn構造)がオン状態となり、高濃度のキャリアがデ
バイス中に存在し、本装置は低抵抗状態となる。
In this device having such a structure, when the first gate electrode 10 is set to a high potential in a state where a high potential is applied to the second gate electrode 21, the first gate electrode 10
The back gate serving as p-type third well end surface of the semiconductor region 4 immediately below becomes a n-type inversion layer, the cathode electrode 18a fifth semiconductor region 16 of n + -type as the source region, the first gate electrode 10 The n-type inversion layer immediately below and the n -type second semiconductor region 3 as a drain are connected.
Therefore, electrons as majority carriers are injected from the cathode electrode 18a into the n -type second semiconductor region 3, which is a drain drift region, and in response thereto, the p + -type first semiconductor region 3 is formed.
Holes are injected from the semiconductor region 2. As a result, the conductivity is modulated, and the pnp transistor Qpnp is turned on (IGBT state). Further, since the hole current of the transistor Qpnp becomes the base current of the transistor Qnpn, the transistor Qnpn is turned on. That is, a thyristor (p) composed of the p + -type first semiconductor region 2, the n -- type second semiconductor region 3, the p-type third semiconductor region 4, and the n + -type fifth semiconductor region 16
npn structure) is turned on, a high concentration of carriers is present in the device, and the device enters a low resistance state.

【0056】このように、本装置においては、第2のゲ
ート電極21を高電位とした状態で、第1のゲート電極
10を高電位とすることにより、前述したMCTと同様
にサイリスタ状態となるので、オン電圧の低いパワーデ
バイスとなる。このサイリスタ状態(サイリスタモー
ド)では、図3(a)に示す如く、第2半導体領域3か
ら第3半導体領域4のウェル端の第1のゲート電極10
直下のチャネルを介して第5半導体領域16に電子注入
用の電子電流(実線)が流れていると共に、第3半導体
領域のうち第5半導体領域16の直下領域にはサイリス
タの主電流(実線の電子電流と破線の正孔電流)が流れ
ている。ここで、p型の第3半導体領域4,n型の第4
半導体領域15およびp型の第6半導体領域17は図2
の破線で示す如くのpnp型の寄生トランジスタqpnp
を構成しているが、第3半導体領域4が第5半導体領域
16を介してカソード電極18aにpn接続しているた
め、トランジスタ機能は抑圧されている。ただ、p型の
第3領域4からは若干の正孔の引き抜き作用があるが、
サイリスタ動作では第3半導体領域4中のキャリアは非
常に豊富となっているので問題はない。
As described above, in this device, by setting the first gate electrode 10 to a high potential while the second gate electrode 21 is set to a high potential, the device becomes a thyristor state similarly to the above-mentioned MCT. Therefore, the power device has a low on-voltage. In this thyristor state (thyristor mode), as shown in FIG. 3A, the first gate electrode 10 from the second semiconductor region 3 to the well end of the third semiconductor region 4
An electron current (solid line) for electron injection flows into the fifth semiconductor region 16 via a channel immediately below, and a main current of the thyristor (solid line) flows in a region of the third semiconductor region immediately below the fifth semiconductor region 16. An electron current and a dashed hole current flow. Here, the p-type third semiconductor region 4 and the n-type fourth semiconductor region
The semiconductor region 15 and the p-type sixth semiconductor region 17 are shown in FIG.
Pnp type parasitic transistor q pnp as shown by the broken line
However, since the third semiconductor region 4 is pn-connected to the cathode electrode 18a via the fifth semiconductor region 16, the transistor function is suppressed. However, although there is a slight hole extracting action from the p-type third region 4,
In the thyristor operation, there is no problem because the carriers in the third semiconductor region 4 are very abundant.

【0057】このサイリスタ状態から、第1のゲート電
極10を高電位のまま第2のゲート電極21を零又は低
電位とすると、第2のMOSFET23もオン状態とな
り、第2のゲート電極21直下のn型の第4半導体領域
15の表面がp型に反転する。ここで、p型の第3半導
体領域4中の正孔は、短チャネルの第2のMOSFET
23を介して直接第6半導体領域17に引き抜かれるた
め、第2半導体領域3,第3半導体領域4および第5半
導体領域16で構成されるトランジスタQnpnはオフ状
態となる。この結果、サイリスタ動作は消滅し、トラン
ジスタQpnp のみが作動するトランジスタ状態となる。
この状態は、第1のMOSFET12により第2半導体
領域3に電子注入が行われているIGBTの動作状態で
ある。かかる状態では、図3(b)に示す如く、第2半
導体領域3から第3半導体領域4のウェル端の第1のM
OSFET12のチャネルを介して第5領域16に電子
注入用の電子電流(実線)が流れていると共に、この電
子電流に沿う正孔電流(破線)は第2半導体領域3から
第3半導体領域4のウェル端を介して第5半導体領域1
6の直下を通過し、ゲート電極21直下の第2のMOS
FET23のチャネルを介して第6半導体領域17へ流
れている。
From this thyristor state, when the second gate electrode 21 is set to zero or low potential while the first gate electrode 10 is kept at high potential, the second MOSFET 23 is also turned on, and the second MOSFET 23 is placed immediately below the second gate electrode 21. The surface of the n-type fourth semiconductor region 15 is inverted to p-type. Here, the holes in the p-type third semiconductor region 4 are the short-channel second MOSFETs.
Since the transistor Qnpn is directly pulled out to the sixth semiconductor region 17 through the transistor 23, the transistor Qnpn formed by the second semiconductor region 3, the third semiconductor region 4, and the fifth semiconductor region 16 is turned off. As a result, the thyristor operation is extinguished, and the transistor enters a state where only the transistor Qpnp operates.
This state is an operation state of the IGBT in which electrons are injected into the second semiconductor region 3 by the first MOSFET 12. In such a state, as shown in FIG. 3B, the first M from the second semiconductor region 3 to the well ends of the third semiconductor region 4 are formed.
An electron current (solid line) for electron injection flows into the fifth region 16 via the channel of the OSFET 12, and a hole current (dashed line) along the electron current flows from the second semiconductor region 3 to the third semiconductor region 4. Fifth semiconductor region 1 through well end
6 and the second MOS just below the gate electrode 21.
It flows to the sixth semiconductor region 17 via the channel of the FET 23.

【0058】この後、第2のゲート電極21を零又は低
電位としたまま、第1のゲート電極10を零又は低電位
として第1のMOSFET12をオフ状態にすると、瞬
時に電子注入が止むので、これに呼応する第1半導体領
域2から第2半導体領域3への正孔の流入も止むため、
キャリアの掃き出しに要する時間が短縮でき、ターンオ
フ時間を短くすることができる。
Thereafter, when the first MOSFET 12 is turned off by setting the first gate electrode 10 to zero or low potential while keeping the second gate electrode 21 at zero or low potential, electron injection stops instantaneously. Since the flow of holes from the first semiconductor region 2 to the second semiconductor region 3 corresponding thereto is also stopped,
The time required for sweeping out the carriers can be reduced, and the turn-off time can be shortened.

【0059】図4に、第1のゲート電極10および第2
のゲート電極21に印加される電位とアノード・カソー
ド間電圧VAK及びアノード電流IA との関係を示してあ
る。
FIG. 4 shows the first gate electrode 10 and the second gate electrode 10.
Between the potential applied to the gate electrode 21 of the anode-cathode is shown the relationship between the voltage V AK and anode current I A.

【0060】第1のゲート電極10に0Vが印加してお
り、第2のゲート電極21に−15Vが印加している場
合には、第1のMOSFET12はオフ状態であるもの
の、第2のMOSFET23はオン状態となっており、
サイリスタ構造はターンオフ状態である。ここで、アノ
ード電流IA は零で、アノード・カソード間電圧VAK
約300Vである。前述したように、第2のゲート電極
21に−15Vを印加したまま、第1のゲート電極10
に高電位(15V)を印加すると、第1のMOSFET
12がオン状態となり、本装置は電子が注入されてトラ
ンジスタQpnpのみが作動したIGBTモードに移行
する。これによりアノード電流IA は瞬時に飽和し、ア
ノード・カソード間電圧(オン電圧)VAK は約0.2
μ秒で3V程度に飽和する。
When 0 V is applied to the first gate electrode 10 and −15 V is applied to the second gate electrode 21, the first MOSFET 12 is off, but the second MOSFET 23 is turned off. Is on,
The thyristor structure is turned off. Here, the anode current I A is zero, anode-cathode voltage V AK is approximately 300 V. As described above, while -15 V is applied to the second gate electrode 21, the first gate electrode 10
When a high potential (15V) is applied to the first MOSFET,
12 is turned on, and the device shifts to the IGBT mode in which electrons are injected and only the transistor Qpnp operates. Thus the anode current I A saturated instantaneously, the anode-cathode voltage (ON voltage) V AK is about 0.2
It saturates to about 3 V in μsec.

【0061】このIGBTモードから第2のゲート電極
21に0Vを印加し、第2のMOSFET23をオフ状
態にすると、正孔引抜き作用が止むためトランジスタQ
npnがオン状態になり、本装置は完全にターンオンし、
瞬時にサイリスタモードに移行する。サイリスタモード
でのアノード・カソード間電圧(オン電圧)VAK は約
1Vという低い値を示す。次に、第2のゲート電極21
に−15Vを印加して第2のMOSFET23をオン状
態にすると、正孔引抜きが行われるため、瞬時にIGB
Tモードに移行し、アノード・カソード間電圧(オン電
圧)VAK が約3Vとなる。この後、第1のゲート電極
10に0Vを印加して第1のMOSFET12をオフ状
態にすると、約0.4μ秒という速さでIGBT動作も
止み、本装置はターンオフし、アノード電流IA は零
で、アノード・カソード間電圧VAKは約300Vにな
る。このように、本装置は、オン状態時にはMCTと同
様の低いオン電圧で動作し、また、オフ時にはIGBT
と同様の短いターンオフ時間でオフ状態となる。従っ
て、高周波応用においても、スイッチング損失の少ない
パワーデバイスを実現することができる。
When 0V is applied to the second gate electrode 21 from the IGBT mode to turn off the second MOSFET 23, the hole extracting operation stops, so that the transistor Q
npn is turned on, the device is completely turned on,
Shift to thyristor mode instantly. The anode-cathode voltage (ON voltage) V AK of thyristor mode shows a low value of about 1V. Next, the second gate electrode 21
When -15V is applied to the second MOSFET 23 to turn on the second MOSFET 23, holes are extracted, so that the IGB
The mode shifts to the T mode, and the anode-cathode voltage (ON voltage) V AK becomes about 3V. Thereafter, when the first MOSFET12 the off state by applying 0V to the first gate electrode 10 of, IGBT operation at a rate of about 0.4μ seconds ceased, the device is turned off, the anode current I A is At zero, the anode-cathode voltage V AK becomes about 300V. As described above, the present device operates at the same low on-voltage as the MCT in the on state, and operates as the IGBT in the off state.
It turns off in the same short turn-off time as. Therefore, even in high frequency applications, a power device with small switching loss can be realized.

【0062】本例においては、第3半導体領域4内の正
孔引抜き用の第2のMOSFET23が第1のMOSF
ET12の導電型とは逆導電型で、2重拡散型MOSF
ETとなっている。これによって、従来構造のような正
孔を電子に変換する短絡用電極(金属電極)を第1層目
の電極配線として微細に形成する必要が無い。このた
め、微細電極形成の困難さと電極配線の2層構造とを回
避できる。更に、第2のMOSFET23は2重拡散型
MOSFETであるため、短チャネル化を実現でき、第
2のMOSFET23自身のオン抵抗の低減が可能であ
るので、正孔の引き抜き速度を早めることができ、ター
ンオフ速度を上げることができる。また第2のMOSF
ET23の特性バラツキも抑えることができる。更に、
ラッチアップ耐量を大きくでき、可制御電流容量の増大
を図ることができる。
In this example, the second MOSFET 23 for extracting holes in the third semiconductor region 4 is the first MOSFET.
Conduction type opposite to that of ET12, double diffusion type MOSF
It is ET. This eliminates the need to finely form a short-circuit electrode (metal electrode) for converting holes into electrons as in the conventional structure as the first-layer electrode wiring. Therefore, it is possible to avoid the difficulty of forming a fine electrode and the two-layer structure of the electrode wiring. Furthermore, since the second MOSFET 23 is a double-diffusion MOSFET, a short channel can be realized, and the on-resistance of the second MOSFET 23 itself can be reduced, so that the hole extraction speed can be increased. Turn-off speed can be increased. Also, the second MOSF
Variations in the characteristics of ET23 can also be suppressed. Furthermore,
Latch-up tolerance can be increased, and controllable current capacity can be increased.

【0063】〔実施例2〕 図5は本発明の実施例2に係るダブルゲートを備えたサ
イリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。本例の
半導体構造においては実施例1の構造に対して第5半導
体領域16の直下に高濃度p+ 型の浅いウェル状の第7
半導体領域19が形成されている。第7半導体領域19
の直下には第3半導体領域4が残っている。なお、第5
半導体領域16のチャネル側のウェル端は第7半導体領
域19で覆われていない。
Embodiment 2 FIG. 5 is a sectional view showing the structure of a thyristor semiconductor device having a double gate according to Embodiment 2 of the present invention. In the semiconductor structure of the present embodiment, a high-concentration p + -type shallow well-shaped seventh semiconductor
A semiconductor region 19 is formed. Seventh semiconductor region 19
The third semiconductor region 4 remains immediately below the third semiconductor region 4. The fifth
The channel side well end of the semiconductor region 16 is not covered with the seventh semiconductor region 19.

【0064】ところで、実施例1の構造においては、サ
イリスタ状態からトランジスタ(IGBT)状態へ動作
モードを一旦移行させた後、そのトランジスタ状態をオ
フ状態にすることでターンオフさせるようにしている
が、寄生抵抗等でラッチアップしてしまい、可制御電流
値を大きくできないという問題がある。即ち、図3に示
すように、いずれの動作状態においても、主電流は第5
半導体領域16の下側の第3半導体領域4中を流れてい
る。特に、図3(b)に示すトランジスタ状態における
正孔電流(破線で示す)の経路は、電子電流の経路に沿
うようにして第3半導体領域4のウェル端側から入り込
み、第5半導体領域16の下側領域を通過して第3半導
体領域4のウェル中央部の第2のゲート電極21の真下
に流れ込み、第2のMOSFET23のチャネルを介し
て第6半導体領域17へ引き抜かれる経路となってい
る。第5半導体領域16の下側領域の第3半導体領域4
中には拡散抵抗(ベース抵抗RB )が寄生しているの
で、この寄生抵抗に正孔の引抜き用の電流が過大に流れ
ると、その電圧降下によってn- 型の第2半導体領域
3,p型の第3半導体領域4及びn+ 型の第5半導体領
域16からなるnpn型トランジスタQnpn のトリガ電
流となり、仮に第2のMOSFET23をオン状態にし
て正孔を引抜き、トランジスタQnpn をオフさせようと
してもオフ状態にはならず、ラッチアップ状態になって
しまう。
In the structure of the first embodiment, the operation mode is temporarily shifted from the thyristor state to the transistor (IGBT) state, and then the transistor state is turned off to turn off the transistor. There is a problem that the controllable current value cannot be increased due to latch-up due to resistance or the like. That is, as shown in FIG. 3, the main current is equal to the fifth current in any operation state.
It flows in the third semiconductor region 4 below the semiconductor region 16. In particular, the path of the hole current (indicated by the broken line) in the transistor state shown in FIG. 3B enters from the well end side of the third semiconductor region 4 along the path of the electron current, and the fifth semiconductor region 16 Through the lower region of the third semiconductor region 4 to flow directly below the second gate electrode 21 at the center of the well of the third semiconductor region 4, and are drawn out to the sixth semiconductor region 17 through the channel of the second MOSFET 23. I have. Third semiconductor region 4 in the lower region of fifth semiconductor region 16
Since a diffusion resistance (base resistance R B ) is parasitic therein, if a current for extracting holes excessively flows through the parasitic resistance, the voltage drop causes an n -type second semiconductor region 3, p. The trigger current of the npn-type transistor Qnpn composed of the third semiconductor region 4 of the n-type and the fifth semiconductor region 16 of the n + -type is used. Also does not enter the OFF state, but enters the latch-up state.

【0065】そこで、このトランジスタ状態におけるラ
ッチアップを抑制(ラッチアップするまでの可制御電流
を大きく)するためには、本例では、第5半導体領域1
6の下側の寄生抵抗値を低減する目的で、第5半導体領
域16の直下に高濃度p+ 型の浅いウェル状の第7半導
体領域19を形成してある。ベース抵抗RB の低抵抗化
によって正孔引き抜き電流を多く流してもnpn型トラ
ンジスタQnpn がラッチアップし難くなり、可制御電流
値の増大を図ることができる。
In order to suppress the latch-up in this transistor state (to increase the controllable current until the latch-up occurs), in the present embodiment, the fifth semiconductor region 1
In order to reduce the parasitic resistance value below 6, a shallow well-shaped seventh semiconductor region 19 of high concentration p + type is formed immediately below the fifth semiconductor region 16. Base resistance R resistance by the hole pulling current much flow npn type transistor Qnpn be of B is less likely to latch-up, it is possible to increase the controllable current.

【0066】〔実施例3〕 図6は本発明の実施例3に係るダブルゲートを備えたサ
イリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。この実
施例では、第5半導体領域16の直下に高濃度p+ 型の
深いウェル状の第7半導体領域20を形成してある。な
お、第5半導体領域16のチャネル側のウェル端は第7
半導体領域20で覆われていない。本例の第7半導体領
域20は実施例2(図5参照)の浅いウェル状の第7半
導体領域19に比して第3半導体領域4を突き抜ける程
の深さであるので、トランジスタ状態時における正孔電
流の殆どがこの深いウェル状の第7半導体領域20を通
過する。従って、寄生抵抗値を大幅に下げることが可能
である。ただ、第5半導体領域16の直下の不純物濃度
を濃くし過ぎると、サイリスタ状態におけるオン電圧の
増加を招来してしまうので、実施例2のように浅い第7
半導体領域19を形成するか、本例の場合には不純物濃
度を適度に設定することが望ましい。
Third Embodiment FIG. 6 is a sectional view showing a structure of a thyristor semiconductor device having a double gate according to a third embodiment of the present invention. In this embodiment, a high-concentration p + -type deep well-shaped seventh semiconductor region 20 is formed immediately below the fifth semiconductor region 16. The channel-side well end of the fifth semiconductor region 16 is the seventh end.
It is not covered with the semiconductor region 20. The seventh semiconductor region 20 of the present example has a depth enough to penetrate the third semiconductor region 4 as compared with the shallow well-shaped seventh semiconductor region 19 of the second embodiment (see FIG. 5). Most of the hole current passes through the deep well-shaped seventh semiconductor region 20. Therefore, the parasitic resistance can be significantly reduced. However, if the impurity concentration immediately below the fifth semiconductor region 16 is too high, the on-state voltage in the thyristor state is increased, so that the shallow seventh semiconductor region as in the second embodiment is used.
It is desirable to form the semiconductor region 19 or, in the case of this example, to set the impurity concentration appropriately.

【0067】〔実施例4〕 図7は本発明の実施例4に係るダブルゲートを備えたサ
イリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。この実
施例では、第5半導体領域16がゲート電極21側の浅
いn+ 型内側ウェル領域16aとゲート電極10側(ウ
ェル端側)の深いn型外側ウェル領域16bとの重なり
領域となっている。浅いn+ 型内側ウェル領域16aの
濃度はp型の第3半導体領域4の濃度に比して高いの
で、npn型トランジスタQnpn の電流増幅率hFEが高
い。それ故、浅いn+ 型内側ウェル領域16aがサイリ
スタ状態時で実質的なカソード領域として機能し、その
ウェル底面を介して縦方向に主電流が流れることとな
る。n型外側ウェル領域16bはn+ 型内側ウェル領域
16aに比べて低濃度であることが重要であり、特に深
くなくとも良い。IGBT動作時では前述した拡散抵抗
B の電圧降下により第3半導体領域4のうちn+ 型内
側ウェル領域16aの周囲に比してn型外側ウェル領域
16bの周囲の電圧が低くなり、n型外側ウェル領域1
6b側のnpn型トランジスタQnpn がラッチアップし
がちであるものの、深いn型ウェル外側領域16bの濃
度は浅いn+ 型内側ウェル領域16aの濃度に比して低
いので、そのnpn型トランジスタQnpn の電流増幅率
FEは低くなっており、IGBT動作時ではラッチアッ
プし難い。このため、可制御電流容量の増大を図ること
ができる。
Fourth Embodiment FIG. 7 is a sectional view showing a structure of a thyristor semiconductor device having a double gate according to a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the fifth semiconductor region 16 is an overlap region of the shallow n + -type inner well region 16a on the gate electrode 21 side and the deep n-type outer well region 16b on the gate electrode 10 side (well end side). . Since the concentration of the shallow n + -type inner well region 16a is higher than the concentration of the p-type third semiconductor region 4, the current amplification factor h FE of the npn-type transistor Qnpn is high. Therefore, the shallow n + -type inner well region 16a functions as a substantial cathode region in the thyristor state, and a main current flows in the vertical direction through the bottom surface of the well. It is important that the n-type outer well region 16b has a lower concentration than the n + -type inner well region 16a, and does not have to be particularly deep. Voltage around the n-type outer well region 16b than the circumference of the n + -type inner well region 16a of the third semiconductor region 4 by the voltage drop across the diffusion resistance R B described above is lowered than at IGBT operation, the n-type Outer well area 1
Although the npn transistor Qnpn on the 6b side tends to latch up, the concentration of the deep n-type well outer region 16b is lower than the concentration of the shallow n + -type inner well region 16a, so that the current of the npn-type transistor Qnpn The amplification factor h FE is low, and it is difficult to latch up during IGBT operation. Therefore, the controllable current capacity can be increased.

【0068】〔実施例5〕 図8は本発明の実施例5に係るダブルゲートを備えたサ
イリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。この実
施例は図6に示す実施例3の構造と図7に示す実施例4
の構造とを併有するものである。即ち、第5半導体領域
16がゲート電極21側の浅いn+ 内側型ウェル領域1
6aとゲート電極10側の深いn型外側ウェル領域16
bとの重なり領域となっており、第5半導体領域16の
直下にp+ 型の深いウェル状の第7半導体領域20を形
成してある。n型外側ウェル領域16bの存在によって
npn型トランジスタQnpn の電流増幅率hFEは低くな
っており、また高濃度の第7半導体領域20の存在によ
って寄生抵抗値を大幅に下げることが可能である。従っ
て、相乗的にラッチアップ耐量を大きくでき、可制御電
流容量の増大を図ることができる。かかる場合も、実施
例4と同じく、n型外側ウェル領域16bはn+ 型内側
ウェル領域16aに比べて低濃度であることが重要であ
り、特に深くなくとも良い。
Fifth Embodiment FIG. 8 is a sectional view showing a structure of a thyristor semiconductor device having a double gate according to a fifth embodiment of the present invention. This embodiment has the structure of the third embodiment shown in FIG. 6 and the fourth embodiment shown in FIG.
And the structure of That is, the fifth semiconductor region 16 is a shallow n + inner well region 1 on the gate electrode 21 side.
6a and the deep n-type outer well region 16 on the gate electrode 10 side
The p + -type deep semiconductor region 20 is formed immediately below the fifth semiconductor region 16. The current amplification factor h FE of the npn-type transistor Qnpn is reduced by the presence of the n-type outer well region 16b, and the parasitic resistance value can be significantly reduced by the presence of the high-concentration seventh semiconductor region 20. Therefore, the latch-up resistance can be increased synergistically, and the controllable current capacity can be increased. In this case as well, as in the fourth embodiment, it is important that the n-type outer well region 16b has a lower concentration than the n + -type inner well region 16a, and does not have to be particularly deep.

【0069】〔実施例6〕 図9は本発明の実施例6に係るダブルゲートを備えたサ
イリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。本例は
実施例5の変形例であり、第5半導体領域16がゲート
電極21側の浅いn+ 型内側ウェル領域16aとゲート
電極10側の深いn型ウェル外側領域16bとの重なり
領域になっており、p型の第3半導体領域4のウェル端
側を内側領域4aの濃度よりも高い高濃度領域4bとし
て形成されている。n+ 型内側ウェル領域16aを含む
npn型トランジスタQnpn の電流増幅率hFEは低く、
また寄生抵抗値を下げることができるので、ラッチアッ
プ耐量を大きくできる。ただ、ウェル端側の高濃度領域
4bの濃度がp+ 型程度になると、第1のMOSFET
12の閾値電圧が高くなるので、この点も踏まえて濃度
調整を行う必要がある。
Sixth Embodiment FIG. 9 is a sectional view showing a structure of a thyristor semiconductor device having a double gate according to a sixth embodiment of the present invention. This embodiment is a modification of the fifth embodiment, in which the fifth semiconductor region 16 is an overlap region of a shallow n + -type inner well region 16a on the gate electrode 21 side and a deep n-type well outer region 16b on the gate electrode 10 side. Thus, the well end side of the p-type third semiconductor region 4 is formed as a high concentration region 4b higher than the concentration of the inner region 4a. The current amplification factor h FE of the npn type transistor Qnpn including the n + type inner well region 16a is low,
In addition, since the parasitic resistance value can be reduced, the latch-up resistance can be increased. However, when the concentration of the high-concentration region 4b at the well end becomes about p + -type, the first MOSFET
Since the threshold voltage of Twelve becomes high, it is necessary to adjust the density in consideration of this point.

【0070】〔実施例7〕 図10は本発明の実施例7に係るダブルゲートを備えた
サイリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。本例
では、第5半導体領域16はn+ 型領域としつつ、p型
の第3半導体領域4のウェル端側を内側領域4aの濃度
よりも高い高濃度領域4bとして形成されている。IG
BT状態時の正孔引き抜き電流経路の寄生抵抗値を下げ
ることができるので、ラッチアップ耐量を大きくでき
る。本例もまた、ウェル端側の高濃度領域4bの濃度が
+ 型程度になると、第1のMOSFETの閾値電圧が
高くなるので、この点も踏まえて濃度調整を行うことに
なる。
Seventh Embodiment FIG. 10 is a sectional view showing the structure of a thyristor semiconductor device having a double gate according to a seventh embodiment of the present invention. In this example, the fifth semiconductor region 16 is formed as an n + -type region, and the well end side of the p-type third semiconductor region 4 is formed as a high-concentration region 4b higher than the concentration of the inner region 4a. IG
Since the parasitic resistance value of the hole extraction current path in the BT state can be reduced, the latch-up resistance can be increased. Also in this example, when the concentration of the high-concentration region 4b on the well end side becomes about p + -type, the threshold voltage of the first MOSFET increases, so that the concentration is adjusted in consideration of this point.

【0071】〔実施例8〕 図11は本発明の実施例8に係るダブルゲートを備えた
サイリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。この
実施例ではpチャネル型の第2のMOSFET23をデ
ィプレッション型構造にした点を特徴としている。第2
のMOSFET23の2重拡散型MOSFETのバック
ゲートを構成するn型の第4半導体領域15の表面側チ
ャネル部にはp型不純物がドープされた低濃度の表層p
型領域30がゲート電圧無印加状態で形成されている。
Eighth Embodiment FIG. 11 is a sectional view showing a structure of a thyristor semiconductor device having a double gate according to an eighth embodiment of the present invention. This embodiment is characterized in that the p-channel type second MOSFET 23 has a depletion type structure. Second
A low-concentration surface layer p doped with a p-type impurity is formed on the surface side channel portion of the n-type fourth semiconductor region 15 constituting the back gate of the double diffusion type MOSFET of the MOSFET 23.
The mold region 30 is formed with no gate voltage applied.

【0072】ところで、第1〜第7実施例では、エンハ
ンスメント型nチャネルの第1のMOSFET12はゲ
ート電圧0Vでオフ状態となり、ゲート電圧10〜15
Vでオン状態になる。他方、エンハンスメント型pチャ
ネルの第2のMOSFET23はゲート電圧−10Vで
オン状態となり、ゲート電圧0Vでオフ状態となる。
In the first to seventh embodiments, the enhancement-type n-channel first MOSFET 12 is turned off at a gate voltage of 0 V, and the gate voltages of 10 to 15 are applied.
V turns on. On the other hand, the enhancement-type p-channel second MOSFET 23 is turned on at a gate voltage of −10 V and turned off at a gate voltage of 0 V.

【0073】このため、ゲート駆動回路としては正電源
(+10〜15V)の外に、負電源(−10V)を必要
としている。このゲート回路系の構成を簡略化するため
に、本例では、前述したように、表層p型領域30を形
成して第2のMOSFET23をディプレッション型に
してある。このため、第2のMOSFET23はゲート
電圧0Vでオン状態となり、ゲート電圧10〜15Vで
低濃度の表層p型領域30に空乏層が拡大しオフ状態と
なり、ゲート電圧に関して第1のMOSFET12とは
排他的(対称的)に開閉する。従って、本半導体装置の
制御系は単一電源で動作させることが可能となる。勿
論、第1のMOSFET12の方をディプレッション型
にしても良い。
Therefore, the gate drive circuit requires a negative power supply (−10 V) in addition to the positive power supply (+10 to 15 V). In order to simplify the configuration of the gate circuit system, in this example, as described above, the surface layer p-type region 30 is formed, and the second MOSFET 23 is of a depletion type. For this reason, the second MOSFET 23 is turned on at a gate voltage of 0 V, the depletion layer expands to a low concentration surface p-type region 30 at a gate voltage of 10 to 15 V and turned off, and the gate voltage is exclusive of that of the first MOSFET 12. Open (close) symmetrically. Therefore, the control system of the present semiconductor device can be operated with a single power supply. Of course, the first MOSFET 12 may be of a depletion type.

【0074】〔実施例9〕 図12は本発明の実施例9に係るダブルゲートを備えた
サイリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。本例
では、第6半導体領域17及び第4半導体領域15の中
央に堀られたトレンチ溝にゲート絶縁膜121aを介し
て多結晶シリコンの第2のゲート電極121が埋め込ま
れており、トレンチゲート型の第2のMOSFET12
3を構成している。IGBT状態時には第2のカソード
電極18bに向かう正孔引き抜き経路にゲート電極21
直下の横型チャネルに加えてトレンチゲート型MOSF
ET123のゲート電極121の両側面の縦型チャネル
が並列的に増えるので、全体としてチャネル幅が増大
し、正孔引き抜き力が強くなり、ターンオフ時間を速く
することができる。また、正孔引き抜き電流が第5半導
体領域16の直下で分散化するため、寄生抵抗による電
圧降下も抑制でき、ラッチアップ耐量を大きくできる。
Ninth Embodiment FIG. 12 is a sectional view showing the structure of a thyristor semiconductor device having a double gate according to a ninth embodiment of the present invention. In this example, a second gate electrode 121 of polycrystalline silicon is buried in a trench groove dug in the center of the sixth semiconductor region 17 and the fourth semiconductor region 15 via a gate insulating film 121a, and a trench gate type is formed. Of the second MOSFET 12
3. In the IGBT state, the gate electrode 21 is provided in a hole extraction path toward the second cathode electrode 18b.
Trench gate type MOSF in addition to the horizontal channel directly below
Since the vertical channels on both sides of the gate electrode 121 of the ET 123 are increased in parallel, the channel width is increased as a whole, the hole extraction force is increased, and the turn-off time can be shortened. Further, since the hole extraction current is dispersed immediately below the fifth semiconductor region 16, the voltage drop due to the parasitic resistance can be suppressed, and the latch-up resistance can be increased.

【0075】〔実施例10〕 図13は本発明の実施例10に係るダブルゲートを備え
たサイリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。本
例では、正孔引き抜き用MOSFETとしてトレンチ型
の第2のMOSFET123のみが形成されている。ま
た、電子注入用MOSFETとしてトレンチゲート型の
第1のMOSFET112が形成されている。トレンチ
型MOSFET112は、第5半導体領域16の中央
(第3半導体領域4のウェル端)に堀られたトレンチ溝
にゲート絶縁膜110aを介して多結晶シリコンの第1
のゲート電極110が埋め込まれて成る。図12に示す
第1のMOSFET112は垂直DMOS(VDOS)
構造であるため、ゲート電極10直下の横型チャネルか
ら縦方向に方向を変えて電子が流れるので、ドレイン・
ドリフト部のピンチ抵抗を低減する目的ではゲート電極
10のゲート長を20〜30μm程度に広くし、ドレイ
ン・ドリフト部の抵抗断面積を広くしておく必要があ
る。しかし、本例のようにトレンチゲート型MOSFE
T112を採用すると、ゲート電極110の側壁に沿っ
てはじめから縦方向に電子電流が流れるので、ゲート電
極110の微細化が可能であり、例えばゲート長は2〜
3μm程度で済む。また、オン抵抗が低くなるので、ス
イッチング損失を低減できる。
Embodiment 10 FIG. 13 is a sectional view showing a structure of a thyristor semiconductor device having a double gate according to Embodiment 10 of the present invention. In this example, only the trench-type second MOSFET 123 is formed as the hole extraction MOSFET. Further, a trench gate type first MOSFET 112 is formed as an electron injection MOSFET. The trench type MOSFET 112 is formed by forming a first trench of polycrystalline silicon through a gate insulating film 110 a in a trench trench dug at the center of the fifth semiconductor region 16 (well end of the third semiconductor region 4).
Gate electrode 110 is embedded. The first MOSFET 112 shown in FIG. 12 is a vertical DMOS (VDOS)
Because of the structure, electrons flow from the horizontal channel directly below the gate electrode 10 while changing the direction in the vertical direction.
In order to reduce the pinch resistance of the drift portion, it is necessary to widen the gate length of the gate electrode 10 to about 20 to 30 μm and widen the resistance sectional area of the drain drift portion. However, as in this example, the trench gate type MOSFE
When T112 is employed, an electron current flows in the vertical direction from the beginning along the side wall of the gate electrode 110, so that the gate electrode 110 can be miniaturized.
Only about 3 μm is required. Further, since the on-resistance is reduced, the switching loss can be reduced.

【0076】〔実施例11〕 図14は本発明の実施例11に係るダブルゲートを備え
たサイリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。本
例の構造は、実施例10(図13参照)の構造において
n型の第4半導体領域15がn+ 型の第5半導体領域1
6にまで重なり接続している。このため、サイリスタ状
態時にはn+ 型の第5半導体領域16は勿論のこと、n
型の第4半導体領域15もカソード領域として機能し、
カソード電流容量の増大を図ることができる。
[Eleventh Embodiment] FIG. 14 is a sectional view showing a structure of a thyristor semiconductor device having a double gate according to an eleventh embodiment of the present invention. The structure of this example is different from the structure of Example 10 (see FIG. 13) in that the n-type fourth semiconductor region 15 is replaced by the n + -type fifth semiconductor region 1.
6 and overlapped. Therefore, in the thyristor state, not only the n + -type fifth semiconductor region 16 but also n
Type fourth semiconductor region 15 also functions as a cathode region,
The cathode current capacity can be increased.

【0077】〔実施例12〕 図15は本発明の実施例12に係るダブルゲートを備え
たサイリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。本
例では、第2のMOSFET123としてトレンチゲー
ト型MOSFETを用いてあり、一対のゲート電極12
1,121が対向配置されている。一対のゲート電極1
21,121に挟まれたp型の第3半導体領域4の表面
側にはn型の第4半導体領域15が形成され、また第4
半導体領域15の表面側にはp+ 型(又はp+ 型)の第
6半導体領域17が形成されている。本例においては、
一対のゲート電極121,121の距離は短縮可能であ
るので、第5半導体領域16の平面的占有比率を拡大で
き、カソード電流容量の増大を図ることができる。
Embodiment 12 FIG. 15 is a sectional view showing a structure of a thyristor semiconductor device having a double gate according to Embodiment 12 of the present invention. In this example, a trench gate type MOSFET is used as the second MOSFET 123, and a pair of gate electrodes 12
1, 121 are opposed to each other. A pair of gate electrodes 1
An n-type fourth semiconductor region 15 is formed on the surface side of the p-type third semiconductor region 4 sandwiched between the first and second semiconductor regions 21 and 121.
On the surface side of the semiconductor region 15, a sixth semiconductor region 17 of p + type (or p + type) is formed. In this example,
Since the distance between the pair of gate electrodes 121 can be reduced, the planar occupancy of the fifth semiconductor region 16 can be increased, and the cathode current capacity can be increased.

【0078】〔実施例13〕 図16は本発明の実施例13に係るダブルゲートを備え
たサイリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。本
例は図15に示す実施例12において第4半導体領域1
5′をp--型領域としてエピタキシャル成長させたもの
である。また第4半導体領域15′の表面側にはp+
(又はp+ 型)の第6半導体領域17が形成されてい
る。ゲート電極121に零電圧が印加した状態ではトレ
ンチゲート型MOSFET123はオン状態であるが、
ゲート電極121に零電圧よりも高い電圧を印加する
と、p--型の第4半導体領域15′が空乏化してトレン
チゲート型MOSFET123はオフ状態になる。即
ち、正孔引き抜き用のトレンチゲート型MOSFET1
23はディプレッション型となっている。従って、本半
導体装置の制御系は単一電源で動作させることが可能と
なる。勿論、第1のMOSFET112の方をディプレ
ッション型にしても良い。
Embodiment 13 FIG. 16 is a sectional view showing a structure of a thyristor semiconductor device having a double gate according to Embodiment 13 of the present invention. This embodiment is different from the twelfth embodiment shown in FIG.
5 'is epitaxially grown as a p - type region. Further, a p + type (or p + type) sixth semiconductor region 17 is formed on the surface side of the fourth semiconductor region 15 ′. When a zero voltage is applied to the gate electrode 121, the trench gate type MOSFET 123 is in an ON state.
When a voltage higher than zero voltage is applied to the gate electrode 121, the p -type fourth semiconductor region 15 ′ is depleted, and the trench gate type MOSFET 123 is turned off. That is, a trench gate type MOSFET 1 for extracting holes
23 is a depression type. Therefore, the control system of the present semiconductor device can be operated with a single power supply. Of course, the first MOSFET 112 may be of a depletion type.

【0079】〔実施例14〕 図17(a)は本発明の実施例14に係るダブルゲート
を備えたサイリスタ半導体装置のセルパターンを示す模
式図である。ダブルゲートを備えた半導体装置のセル
は、第2半導体領域3内に第3半導体領域4をストライ
プ状のウェルとして形成したものである。ストライプ状
のウェルの第3半導体領域4内には、前述したように、
ウェルの幅方向の両端側に第5半導体領域16がストラ
イプ状のウェルとして形成されていると共に、ストライ
プ状のウェルの第3半導体領域4内の中央部には第4半
導体領域15及び第6半導体領域17が2重拡散型のス
トライプ状のウェルとして形成されている。そして、第
3半導体領域4の長手方向の端部の表面にはこれに導電
接触する短絡電極18cが形成されている。このカソー
ド電極18cは第5半導体領域16及び第6半導体領域
17に導電接触するカソード電極18a,18b(図1
を参照のこと)と第1層目電極配線として導通してい
る。短絡電極18cからカソード端子Kまでの間に比較
的小さな配線抵抗が存在し、本例の半導体装置は図17
(b)に示す等価回路となっている。図17(b)の等
価回路は、図2に示す等価回路に対して第2半導体領域
3,第3半導体領域4及び第5半導体領域16からなる
トランジスタQnpn のベース・エミッタ間に短絡抵抗R
0 が挿入された状態に相当している。
Embodiment 14 FIG. 17A is a schematic diagram showing a cell pattern of a thyristor semiconductor device having a double gate according to Embodiment 14 of the present invention. The cell of the semiconductor device provided with the double gate has the third semiconductor region 4 formed in the second semiconductor region 3 as a striped well. As described above, in the third semiconductor region 4 of the striped well,
Fifth semiconductor regions 16 are formed at both ends in the width direction of the wells as stripe-shaped wells, and a fourth semiconductor region 15 and a sixth semiconductor region are formed at the center of the stripe-shaped well in the third semiconductor region 4. The region 17 is formed as a double diffusion type stripe well. A short-circuit electrode 18c that is in conductive contact with the third semiconductor region 4 is formed on the surface of the longitudinal end of the third semiconductor region 4. The cathode electrode 18c is connected to the fifth semiconductor region 16 and the sixth semiconductor region 17 by conductive contact with the cathode electrodes 18a and 18b (FIG. 1).
And the first layer electrode wiring. A relatively small wiring resistance exists between the short-circuit electrode 18c and the cathode terminal K.
The equivalent circuit shown in FIG. The equivalent circuit shown in FIG. 17B is different from the equivalent circuit shown in FIG. 2 in that the short-circuit resistance R
This corresponds to a state where 0 is inserted.

【0080】ところで、同一セル内のウェルの第3半導
体領域4内のコーナー部では電界集中が起こるため、第
2のMOSFET23をオン状態にして正孔を引き抜い
ても、トランジスタQnpn がオン状態のままとなり、ラ
ッチアップし易い。コーナー部でラッチアップし易いた
め、この部分で可制御電流容量の律速を招く。そこで、
本例では第2のMOSFET23と共に、第3半導体領
域4内のコーナー部(端部)から直接的に正孔を引き抜
くための短絡抵抗R0 を設けたものである。反面、第1
のMOSFET12がオン状態で第2のMOSFET2
3がオフ状態であるサイリスタ動作モードにおいても、
第3半導体領域4内のコーナー部からこの短絡抵抗R0
を介して正孔が漏れ出てしまい、サイリスタ動作の支障
となるおそれがある。そこで、第1のMOSFET12
がオン状態で第2のMOSFET23がオフ状態にある
とき、正孔密度の豊富化を図るため、本例においては、
第3半導体領域4をストライプ状(長手状)にしてコー
ナー部の占める面積割合を縮小化するようにし、長手方
向の端部のコーナー部C1,2 に亘る幅方向に短絡電極
18cを形成してある。図17(a)はストライプ状の
第3半導体領域4を片側半分だけを示してあるが、他方
の端部にも同様の短絡電極18cが形成されている。サ
イリスタ状態では第3半導体領域4の幅方向の端の部分
が長い方が電流容量を確保できる。短絡電極18cの形
成された端部の正孔の漏れは相対的に問題とならない。
IGBT状態ではストライプ状の長手方向の端でコーナ
ー部C1,2 の正孔が短絡電極18cを介して直接引き
抜かれるので、トランジスタQnpn のベース電流が僅少
化してラッチアップを防止することができる。この結
果、可制御電流容量の増大化を図ることができる。
By the way, since electric field concentration occurs at the corner of the third semiconductor region 4 of the well in the same cell, even if the second MOSFET 23 is turned on to extract holes, the transistor Qnpn remains on. And it is easy to latch up. Since the latch-up easily occurs at the corner, the controllable current capacity is limited in this portion. Therefore,
In this embodiment, a short-circuit resistance R 0 for directly extracting holes from a corner (end) in the third semiconductor region 4 is provided together with the second MOSFET 23. On the other hand, the first
Of the second MOSFET 2
In the thyristor operation mode in which 3 is off,
The short-circuit resistance R 0 starts from the corner in the third semiconductor region 4.
Holes leak out through the holes, which may hinder the thyristor operation. Therefore, the first MOSFET 12
Is turned on and the second MOSFET 23 is turned off, in order to enrich the hole density, in this example,
The third and the semiconductor region 4 a striped (elongated) so as to reduce the area ratio occupied by the corner section, forming a short circuit electrode 18c in the width direction across the corner portion C 1, C 2 in the longitudinal direction of the end portion I have. FIG. 17A shows only one half of the striped third semiconductor region 4, but a similar short-circuit electrode 18c is formed at the other end. In the thyristor state, the longer the end portion of the third semiconductor region 4 in the width direction can secure the current capacity. Leakage of holes at the end where the short-circuit electrode 18c is formed does not pose a significant problem.
Since the IGBT state hole of the corner portion C 1, C 2 is pulled directly through the short-circuit electrode 18c in the longitudinal direction of the end of the stripe, it is possible to base current of the transistor Qnpn to prevent latch-up in little reduction . As a result, the controllable current capacity can be increased.

【0081】また、短絡抵抗R0 がない場合、第1のM
OSFET12及び第2のMOSFET23をオフ状態
にしたまま、アノード・カソード間電圧を印加すると、
阻止電圧を越えたときはpnpn構造のサイリスタがラ
ッチアップし易い。従って、第2のMOSFET23を
オン状態にしてからアノード・カソード間電圧を上昇す
るようにしている。しかし、本例では、短絡抵抗R0
あるので、第1のMOSFET12及び第2のMOSF
ET23をオフ状態にしたまま、アノード・カソード間
電圧を印加しても、短絡抵抗R0 を介して短絡電極18
cに電流が漏れるので、トランジスタQnpn がオンし難
く、ラッチアップを防止できるようになっている。
When there is no short-circuit resistance R 0 , the first M
When an anode-cathode voltage is applied while the OSFET 12 and the second MOSFET 23 are turned off,
When the blocking voltage is exceeded, a pnpn thyristor is likely to latch up. Therefore, the voltage between the anode and the cathode is increased after the second MOSFET 23 is turned on. However, in this example, since there is a short-circuit resistance R 0 , the first MOSFET 12 and the second MOSFET
ET23 while off state, even by applying a voltage between the anode and the cathode, short-circuited through the short circuit resistance R 0 electrode 18
Since the current leaks to c, it is difficult for the transistor Qnpn to turn on, so that latch-up can be prevented.

【0082】〔実施例15〕 図18は本発明の実施例15に係るダブルゲートを備え
たサイリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。本
例ではIGBT動作時に第3半導体領域4内から正孔を
引き抜くための第2のMOSFET23(MOS部)を
第3半導体領域4のウェルの中央部に多数設けた構造と
なっている。即ち、第3半導体領域4のウェルの両端に
形成された第5半導体領域16,16間には孤立した3
つの第4半導体領域15,15,15が形成されてお
り、これらには第6半導体領域17,17,17が形成
されている。そしてゲート絶縁膜を介して4つの第2の
ゲート電極21が設けられている。第1のMOSFET
12がオン状態で、第2のMOSFET23がオフ状態
のときは、前述したように、第3半導体領域4のウェル
の両端の第5半導体領域16,16直下部分でサイリス
タ動作が始まりウェル中央部に広がっていくので、セル
における第1のゲート電極10,10の面積割合が低く
ても、充分なサイリスタ動作となる。そこで、本例では
中央部に多数の分散的な第2のMOSFET23を設け
て正孔の引き抜きを分散的に行い、ラッチアップを有効
的に防止することで、可制御電流を増大させるようにし
ている。
Fifteenth Embodiment FIG. 18 is a sectional view showing a structure of a thyristor semiconductor device having a double gate according to a fifteenth embodiment of the present invention. In this example, the second MOSFET 23 (MOS portion) for extracting holes from the third semiconductor region 4 during the IGBT operation is provided in a large number at the center of the well of the third semiconductor region 4. That is, an isolated 3 is formed between the fifth semiconductor regions 16 formed at both ends of the well of the third semiconductor region 4.
Four fourth semiconductor regions 15, 15, 15 are formed, in which sixth semiconductor regions 17, 17, 17 are formed. Then, four second gate electrodes 21 are provided via a gate insulating film. First MOSFET
When the second MOSFET 23 is in the off state and the second MOSFET 23 is in the on state, the thyristor operation starts in the central portion of the well just below the fifth semiconductor regions 16 and 16 at both ends of the well of the third semiconductor region 4 as described above. Because of the spread, even if the area ratio of the first gate electrodes 10, 10 in the cell is low, a sufficient thyristor operation can be performed. Therefore, in this example, a large number of dispersive second MOSFETs 23 are provided in the center to perform hole extraction in a dispersive manner, thereby effectively preventing latch-up, thereby increasing the controllable current. I have.

【0083】〔実施例16〕 図19は本発明の実施例16に係るダブルゲートを備え
たサイリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。本
例ではIGBT動作時に第3半導体領域4内から正孔を
引き抜くために、実施例15と同様に、第2のMOSF
ET23(MOS部)が第3半導体領域4のウェルの中
央部に多数設けた構造となっている。ウェルの中央部に
は第4半導体領域15で覆わないp+ 型のコンタクト
域32が形成されている。このp+ 型のコンタクト領域
32には短絡電極18cが導電接触している。このた
め、IGBT動作時には短絡電極18cを介して正孔を
直に引き抜くことができる。
Embodiment 16 FIG. 19 is a sectional view showing the structure of a thyristor semiconductor device having a double gate according to Embodiment 16 of the present invention. In this embodiment, holes are drawn out from the third semiconductor region 4 during the IGBT operation, so that the second MOSF
A large number of ETs 23 (MOS parts) are provided at the center of the well of the third semiconductor region 4. The central portion of the well is the contact territory <br/> region 32 of the p + type not covered by the fourth semiconductor region 15 is formed. The short-circuit electrode 18c is in conductive contact with the p + -type contact region 32. For this reason, holes can be pulled out directly via the short-circuit electrode 18c during the IGBT operation.

【0084】〔実施例17〕 図20は本発明の実施例17に係るダブルゲートを備え
たサイリスタ半導体装置の構造を示す概略斜視図であ
る。本例では、中央部のストライプ状の第2のゲート電
極21,21には挟まれた部分にもストライプ状のn+
型の第8半導体領域36が形成されており、第3半導体
領域3のウェル端側の第5半導体領域16と中央部の第
8半導体領域36とはn+ 型の狭窄状の連結拡散層16
Mを介して接続されている。そして、中央部の第8半導
体領域36にカソード電極18dが導電接触している。
ウェル端側の第5半導体領域16から連結拡散層16M
及び中央部の第8半導体領域36を介してカソード電極
18dに到る電流経路には拡散抵抗RM が寄生してい
る。このため、本装置の等価回路においては図21に示
すように、トランジスタQnpn のエミッタEとカソード
電極18dとの間に拡散抵抗RM が介在した状態となっ
ている。IGBT状態時に第1のMOSFET12に電
流が流れると、第3半導体領域4の拡散抵抗RB の電圧
降下によってトランジスタQnpn のベース電圧が高くな
るが、また拡散抵抗RM の電圧降下によってトランジス
タQnpn のエミッタ電圧も高くなるので、ウェル端側の
第5半導体領域16とその直下の第3半導体領域4との
順方向電圧が相対的に高くならず、従って、トランジス
タQnpn のラッチアップを抑制することができ、可制御
電流容量の増大を図ることができる。勿論、サイリスタ
動作時には中央部の第8半導体領域36の底面を介して
カソード電流が流れるので、電流容量の増大にも寄与し
ている。
Seventeenth Embodiment FIG. 20 is a schematic perspective view showing the structure of a thyristor semiconductor device having a double gate according to a seventeenth embodiment of the present invention. In this example, the stripe-shaped n + is also provided in a portion sandwiched between the stripe-shaped second gate electrodes 21 and 21 at the center.
An eighth semiconductor region 36 is formed, and the fifth semiconductor region 16 on the well end side of the third semiconductor region 3 and the eighth semiconductor region 36 at the center are connected to the n + -type constricted connection diffusion layer 16.
M. The cathode electrode 18d is in conductive contact with the central eighth semiconductor region 36.
From the fifth semiconductor region 16 on the well end side to the connection diffusion layer 16M
A diffusion resistance RM is parasitic on the current path reaching the cathode electrode 18d via the central eighth semiconductor region 36. Therefore, the equivalent circuit of the apparatus as shown in FIG. 21, in a state of diffusion resistance R M is interposed between the emitter E and the cathode electrode 18d of the transistor Qnpn. When the current in the first MOSFET12 flows when IGBT state, the third diffusion resistance R base voltage of the transistor Qnpn by the voltage drop of the B semiconductor region 4 but is higher, the emitter of the transistor Qnpn by the voltage drop across the diffusion resistance R M Since the voltage also becomes higher, the forward voltage between the fifth semiconductor region 16 on the well end side and the third semiconductor region 4 immediately below the fifth semiconductor region 16 does not become relatively high, so that the latch-up of the transistor Qnpn can be suppressed. Thus, the controllable current capacity can be increased. Of course, at the time of the thyristor operation, the cathode current flows through the bottom surface of the central eighth semiconductor region 36, which also contributes to an increase in current capacity.

【0085】〔実施例18〕 図22は本発明の実施例18に係るダブルゲートを備え
たサイリスタ半導体装置の構造を示す模式図である。本
例においては、中央部のストライプ状の第2のゲート電
極21,21には挟まれた部分にストライプ状のn+
の第8半導体領域36が形成されており、第1のゲート
電極10と第2のゲート電極21とに挟まれた部分に第
4半導体領域15及び第6半導体領域17の2重拡散構
造が形成されている。そして、電子注入用の第1のMO
SFET12を構成するMOS部12aは中央部の第8
半導体領域36から第1のゲート電極10直下に潜り込
んだn+ 型の張出領域16Nの先端部である。実施例1
7(図20参照)と同様に、張出領域16Nには拡散抵
抗RN が存在するため、IGBT状態時にトランジスタ
Qnpn がラッチアップし難い。また、正孔引き抜き電流
は矢印の如く第2のゲート電極21直下の外側を介して
流れるので、経路長を短縮できる。それ故、第3半導体
領域4の拡散抵抗RB の値を低減できるから、実施例1
7の場合より可制御電流容量の増大を図ることができ
る。
Embodiment 18 FIG. 22 is a schematic diagram showing a structure of a thyristor semiconductor device having a double gate according to Embodiment 18 of the present invention. In this example, a striped n + -type eighth semiconductor region 36 is formed at a portion sandwiched between the striped second gate electrodes 21 and 21 at the center, and the first gate electrode 10 A double diffusion structure of the fourth semiconductor region 15 and the sixth semiconductor region 17 is formed in a portion sandwiched between the second semiconductor layer 15 and the second gate electrode 21. Then, the first MO for electron injection
The MOS portion 12a constituting the SFET 12 is located at the center of the eighth portion.
This is the tip of an n + -type overhanging region 16N that extends from the semiconductor region 36 directly below the first gate electrode 10. Example 1
7 in the same manner as (see FIG. 20), since the protruding region 16N is present diffusion resistance R N, the transistor Qnpn is hardly latched up at IGBT state. Further, since the hole extraction current flows through the outside just below the second gate electrode 21 as shown by the arrow, the path length can be shortened. Therefore, since it reduces the value of the diffusion resistance R B of the third semiconductor region 4, Example 1
7, the controllable current capacity can be increased.

【0086】〔実施例19〕 図23(a)は本発明の実施例19に係るダブルゲート
を備えたサイリスタ半導体装置の構造を示す概略斜視図
である。本例においては、第1のゲート電極10と第2
のゲート電極21とで挟まれた部分のn+ 型の第5半導
体領域16はp型の第3半導体領域4の分離層4cで分
離されている。この分離層4cの上にはゲート酸化膜9
を介して第1のゲート電極10の張出ゲート電極部10
aが跨がっている。p型の分離層4cで分離された一方
の第8半導体領域36にはカソード電極18aが導電接
触している。このカソード電極18aが導電接触する第
8半導体領域36はp+ 型の第3半導体領域4d上に形
成されている。従って、図23(b)に示す如く、A−
A′線に沿うゲート電極10直下はp+ 型の第3半導体
領域4dで高濃度であるため、ゲート電極10に高電圧
を印加してもチャネル反転層は形成されない。しかし、
図23(c)に示す如く、B−B′線に沿うゲート電極
10の張出ゲート電極部10aの直下はp型の分離層4
cであるため、ゲート電極10に高電圧を印加すると、
張出ゲート電極部10a下にチャネル反転層が形成され
る。張出電極部10aは経路スイッチング用MOS部を
構成している。ターンオフ時に第1のゲート電極10に
印加する電圧を下げると、張出ゲート電極部10a直下
のチャネル反転層が消失するため、領域3,領域4及び
カソード電極18aの接触した領域16から構成される
npn型トランジスタQnpn が分離されるので、ラッチ
アップを無くすことができる。なお、領域3,p+ 型の
領域4d及びカソード電極18aの接触した第8半導体
領域36から構成されるnpn型トランジスタQnpn は
電流増幅率hFEが低いので過電流でも動作しない。特
に、本例の張出ゲート電極部10aはゲート電極10の
一部を用いているので、製造工数の削減及び微細化が可
能となる。
[Embodiment 19] FIG. 23A is a schematic perspective view showing the structure of a thyristor semiconductor device having a double gate according to Embodiment 19 of the present invention. In this example, the first gate electrode 10 and the second
The portion of the n + -type fifth semiconductor region 16 sandwiched between the gate electrodes 21 is separated by the separation layer 4c of the p-type third semiconductor region 4. A gate oxide film 9 is formed on the isolation layer 4c.
Through the overhanging gate electrode portion 10 of the first gate electrode 10
a is straddling. The cathode electrode 18a is in conductive contact with one of the eighth semiconductor regions 36 separated by the p-type separation layer 4c. The eighth semiconductor region 36 to which the cathode electrode 18a makes conductive contact is formed on the p + -type third semiconductor region 4d. Therefore, as shown in FIG.
Since the p + -type third semiconductor region 4d has a high concentration immediately below the gate electrode 10 along the line A ', the channel inversion layer is not formed even when a high voltage is applied to the gate electrode 10. But,
As shown in FIG. 23C, the p-type isolation layer 4 is located immediately below the overhanging gate electrode portion 10a of the gate electrode 10 along the line BB '.
c, when a high voltage is applied to the gate electrode 10,
A channel inversion layer is formed below the overhanging gate electrode portion 10a. The overhanging electrode section 10a constitutes a path switching MOS section. When the voltage applied to the first gate electrode 10 at the time of turn-off is reduced, the channel inversion layer immediately below the overhanging gate electrode portion 10a disappears, and thus the region 3 includes the region 3, the region 4, and the region 16 in contact with the cathode electrode 18a. Since the npn-type transistor Qnpn is separated, latch-up can be eliminated. It should be noted that the npn transistor Qnpn composed of the region 3, the p + -type region 4d and the eighth semiconductor region 36 in contact with the cathode electrode 18a does not operate even with overcurrent because the current amplification factor h FE is low. In particular, since the overhanging gate electrode portion 10a of this example uses a part of the gate electrode 10, the number of manufacturing steps can be reduced and the size can be reduced.

【0087】〔実施例20〕 ところで、実施例1に係るダブルゲートを備えた半導体
装置のチップレイアウトは、図24に示すように、半導
体チップ50の一長辺の縁中央に形成された第1のMO
SFET12用の第1のゲートパッド51と、対向長辺
の縁中央に形成された第2のMOSFET23用の第2
のゲートパッド52と、第1のゲートパッド51から延
び出て長辺から短辺に沿って形成された金属(アルミニ
ウム)配線第1層目のゲート配線(ゲートランナー)5
1a,51bと、第2のゲートパッド52から延び出て
第1のゲートパッド51の直近に到る金属(アルミニウ
ム)配線第1層目のゲート配線(ゲートランナー)52
aと、ゲート配線51a,51bから長辺方向に櫛歯状
に延び出た多結晶シリコンの複数のストライプ状第1の
ゲート電極10と、ゲート配線52aから長辺方向に櫛
歯状に延び出た多結晶シリコンの複数のストライプ状の
第2のゲート電極21とを有しており、2本の第1のゲ
ート電極10,10とその間に挟まれた2本の第2のゲ
ート電極21,21とでストライプ状セルC1 〜Cn
構成されている。
[Embodiment 20] By the way, as shown in FIG. 24, the chip layout of the semiconductor device having the double gate according to the embodiment 1 is such that the first chip formed at the center of one long side of the semiconductor chip 50 is formed. MO
The first gate pad 51 for the SFET 12 and the second gate 23 for the second MOSFET 23 formed at the center of the edge of the opposite long side.
And a metal (aluminum) wiring extending from the long side to the short side and extending from the first gate pad 51 and a first-level gate wiring (gate runner) 5.
1 a, 51 b, a metal (aluminum) wiring extending from the second gate pad 52 and approaching the first gate pad 51, and a first-layer gate wiring (gate runner) 52.
a, a plurality of stripe-shaped first gate electrodes 10 of polycrystalline silicon extending in a long-side direction from the gate lines 51a and 51b, and extending in a long-side direction from the gate line 52a. A plurality of stripe-shaped second gate electrodes 21 made of polycrystalline silicon, and two first gate electrodes 10, 10 and two second gate electrodes 21 sandwiched therebetween. 21 form the striped cells C 1 to C n .

【0088】半導体装置のIGBT動作モードにおいて
は、図3(b)に示す如く、第2半導体領域3から第3
半導体領域4のウェル端の第1のMOSFET12のチ
ャネルを介して第5半導体領域16に電子注入用の電子
電流(実線)が流れていると共に、この電子電流に沿っ
て正孔電流(破線)は第2半導体領域3から第3半導体
領域4のウェル端を介して第5半導体領域16の直下を
通過し、第2のMOSFET23のチャネルを介して第
6半導体領域17へ流れているが、ターンオフ時に第1
のMOSFET12をオフさせるべく第1のゲートパッ
ド51に低レベルのゲート信号を印加すると、ゲートパ
ッド51の近くにあるセルC1 は即刻オフ状態に切り換
わるものの、伝播遅延(配線抵抗と配線間の容量)によ
り、ゲートパッド51から遠いセルCn へは低レベルの
ゲート信号の到達が遅れる。従って、ターンオフ時で
は、先にオフした近距離のセルの電流が未だオフしてい
ない遠距離のセルに順次累積的に波及するので、ゲート
ッパッド51から最も遠いセルCn の先端側MOS部に
過大電流が流れて破壊され易い。特に、インダクタンス
負荷の場合にはその傾向が強い。このため、ターンオフ
時間の短縮化と可制御電流容量の増大は二律背反の関係
にある。
In the IGBT operation mode of the semiconductor device, as shown in FIG.
An electron current (solid line) for electron injection flows through the channel of the first MOSFET 12 at the well end of the semiconductor region 4 into the fifth semiconductor region 16, and a hole current (dashed line) follows the electron current. From the second semiconductor region 3, it passes right below the fifth semiconductor region 16 via the well end of the third semiconductor region 4 and flows to the sixth semiconductor region 17 via the channel of the second MOSFET 23. First
When a low-level gate signal is applied to the first gate pad 51 to turn off the MOSFET 12, the cell C 1 near the gate pad 51 is immediately switched to the off state, but the propagation delay (the resistance between the wiring resistance and the wiring) the capacity), the arrival of the low level of the gate signal is delayed to the distant cell C n from the gate pad 51. Therefore, at the time of turn-off, since the current of the short-range cell that is turned off earlier sequentially cumulatively spread to distant cell that is not yet turned off, excessive distally MOS portion of the farthest cell C n from the gate Tsu pad 51 It is easy to break down due to the flow of current. This tendency is particularly strong in the case of an inductance load. Therefore, the reduction of the turn-off time and the increase of the controllable current capacity are in a trade-off relationship.

【0089】図25は実施例20に係るダブルゲートを
備えたサイリスタ半導体装置のチップレイアウト図であ
る。本例のチップレイアウトは、半導体チップ60の一
長辺の縁中央に形成された第1のMOSFET12用の
第1のゲートパッド61と、対向長辺の縁中央に形成さ
れた第2のMOSFET23用の第2のゲートパッド6
2と、第1のゲートパッド61から延び出て長辺から短
辺に沿って形成された金属(アルミニウム)配線第1層
目のゲート配線(ゲートランナー)61a,61bと、
第2のゲートパッド62から延び出て第1のゲートパッ
ド61の直近に到る金属(アルミニウム)配線第1層目
のゲート配線(ゲートランナー)62aと、ゲート配線
61a,61bから長辺方向に櫛歯状に延び出た多結晶
シリコンの複数のストライプ状第1のゲート電極10
と、ゲート配線62aから長辺方向に櫛歯状に延び出た
多結晶シリコンの複数のストライプ状の第2のゲート電
極21とを有している。2本の第1のゲート電極10,
10とその間に挟まれた2本の第2のゲート電極21,
21とでストライプ状セルC1 〜Cn が構成されてい
る。そして、本例においては、図26に示す如く、スト
ライプ状のゲート電極10,21を横断して各ゲート電
極10に導電接続する金属(アルミニウム)配線第1層
目のゲート配線(ゲートランナー)65が格子状に形成
されている。このため、ゲートッパッド51から最も遠
いセルCn まででも複数のゲート配線65によって配線
抵抗の低減が実現されているので、ゲート信号の伝播遅
延が減少し、ターンオフ時におけるセルC1 〜Cn の電
流分布の偏りを緩和でき、最遠セルCn での電流集中が
抑制される。このため、ターンオフの高速化は勿論のこ
と、最遠セルCn での破壊が起こり難くなるので可制御
電流容量の増大を図ることができる。
FIG. 25 is a chip layout diagram of a thyristor semiconductor device having a double gate according to the twentieth embodiment. The chip layout of the present example includes a first gate pad 61 for the first MOSFET 12 formed at the center of one long side of the semiconductor chip 60 and a second gate 23 formed at the center of the long side of the opposing long side. Second gate pad 6
2, metal (aluminum) wiring first-layer gate wirings (gate runners) 61a and 61b extending from the long side to the short side and extending from the first gate pad 61;
A metal (aluminum) wiring extending from the second gate pad 62 to reach the vicinity of the first gate pad 61; a first-layer gate wiring (gate runner) 62a; A plurality of stripe-shaped first gate electrodes 10 of polycrystalline silicon extending in a comb shape
And a plurality of stripe-shaped second gate electrodes 21 of polycrystalline silicon extending in a long-side direction from the gate wiring 62a in a comb-like shape. Two first gate electrodes 10,
10 and two second gate electrodes 21 interposed therebetween,
21 form the striped cells C 1 to C n . In the present example, as shown in FIG. 26, a first-layer metal (aluminum) wiring 65 (gate runner) that is conductively connected to each gate electrode 10 across the stripe-shaped gate electrodes 10 and 21 is formed. Are formed in a lattice shape. Therefore, since the reduction of the wiring resistance of a plurality of gate lines 65 at the gate Tsu pad 51 to the furthest cell C n is realized, the propagation delay of the gate signal decreases, the cell C 1 -C n current at turn-off deviation of the distribution can be relaxed, current concentration at the farthest cell C n is suppressed. Thus, faster turn-off, of course, it is possible to increase the controllable current capacity because destruction in the farthest cell C n is less likely to occur.

【0090】〔実施例21〕 図27(a)は実施例21に係るダブルゲートを備えた
サイリスタ半導体装置のチップレイアウト図である。本
例のチップレイアウトは、チップ平面の格子点に形成さ
れた多結晶シリコンの矩形の第1のゲート電極10と、
各第1のゲート電極10にコンタクト孔Hを介して導通
する金属(アルミニウム)配線第1層目の格子ゲート配
線110と、相隣接する第1のゲート電極10,10の
間に走る多結晶シリコンの縦横2本の第2のゲート電極
21とを有している。従って、格子ゲート配線110に
よって分割された1セルは第2のゲート電極21によっ
て9分割されている。そして、9区分のうち中央区画と
対角区画には第5半導体領域16が作り込まれており、
残る区画には第4半導体領域15及び第6半導体領域1
7が形成されている。第5半導体領域16及び第6半導
体領域17に導電接続するカソード電極層18は金属
(アルミニウム)配線第2層目として被覆形成されてい
る。
Embodiment 21 FIG. 27A is a chip layout diagram of a thyristor semiconductor device having a double gate according to Embodiment 21. The chip layout of the present example includes a rectangular first gate electrode 10 of polycrystalline silicon formed at a lattice point on a chip plane;
A metal (aluminum) wiring conductive to each first gate electrode 10 through a contact hole H; a first-layer lattice gate wiring 110; and polycrystalline silicon running between adjacent first gate electrodes 10, 10 And two second gate electrodes 21 vertically and horizontally. Therefore, one cell divided by the lattice gate wiring 110 is divided into nine by the second gate electrode 21. The fifth semiconductor region 16 is formed in the center section and the diagonal section of the nine sections,
The remaining sections include the fourth semiconductor region 15 and the sixth semiconductor region 1
7 are formed. The cathode electrode layer 18 conductively connected to the fifth semiconductor region 16 and the sixth semiconductor region 17 is formed as a second layer of metal (aluminum) wiring.

【0091】本例では、第1のゲート電極10が格子点
毎に形成され、これらの格子点が格子ゲート配線110
によって網目状に接続されているため、ゲートパッドか
ら遠いセルでも伝播遅延が抑制される。従って、ターン
オフの高速化と可制御電流容量の増大を図ることができ
る。
In this example, the first gate electrode 10 is formed for each grid point, and these grid points are
, The propagation delay is suppressed even in cells far from the gate pad. Therefore, it is possible to increase the speed of turn-off and increase the controllable current capacity.

【0092】また本例では、第2のゲート電極21も縦
横格子状に形成されているめ、ゲートパッドから遠いセ
ルでも信号遅延が少なくなり、ターンオンの高速化に寄
与する。
In this embodiment, since the second gate electrode 21 is also formed in a vertical and horizontal lattice, the signal delay is reduced even in a cell far from the gate pad, contributing to a faster turn-on.

【0093】更に、1セル内において第5領域16が中
央区画と対角区画に占有しており、分散的且つ広く形成
されている。従って、サイリスタ動作時には電流容量の
増大を図ることができる。そして、第5領域16に対し
て市松状の配置で第6領域17が形成されているので、
IGBT動作での正孔引き抜きを分散的に行うことがで
き、ラッチアップ耐量の増大に寄与する。
Further, the fifth region 16 occupies the central section and the diagonal section in one cell, and is formed in a dispersed and wide manner. Therefore, the current capacity can be increased during the thyristor operation. Since the sixth region 17 is formed in a checkered arrangement with respect to the fifth region 16,
Hole extraction in the IGBT operation can be performed in a distributed manner, which contributes to an increase in latch-up resistance.

【0094】〔実施例22〕 図28(a)〜(d)は本発明の基本的構造の製造方法
を示す工程断面図である。図1に示す如く、p++型の半
導体基板に形成したn+ 型のバッファ層3aを介してn
- 型の第2半導体領域3をエピタキシャル成長により形
成した後、図28(a)に示す如く、その上にゲート酸
化膜9を介して離隔した位置に多結晶シリコンの第1の
MOSFET用ゲート電極10,10とその中間位置に
第2のMOSFET用ゲート電極21,21を形成す
る。この後、ゲート電極10,10,21,21をマス
クとしてドーズ量7×1013cm-2のボロン(B)のイオ
ン注入を行う。
[Embodiment 22] FIGS. 28A to 28D are process sectional views showing a method for manufacturing a basic structure of the present invention. As shown in FIG. 1, n + is formed through an n + type buffer layer 3a formed on a p ++ type semiconductor substrate.
After the- type second semiconductor region 3 is formed by epitaxial growth, the first MOSFET gate electrode 10 made of polycrystalline silicon is formed at a position separated by a gate oxide film 9 thereon as shown in FIG. , 10 and the second MOSFET gate electrodes 21 and 21 are formed at intermediate positions. Thereafter, boron (B) ions are implanted at a dose of 7 × 10 13 cm −2 using the gate electrodes 10, 10, 21 and 21 as a mask.

【0095】次に、図28(b)に示す如く、外側のゲ
ート電極10と内側のゲート電極21間の開口部をレジ
スト42で被覆した後、ゲート電極10,10,21,
21,レジスト42をマスクとしてゲート電極21,2
1間の開口部を介してドーズ量7×1013cm-2のヒ素
(As)又はアンチモン(Sb)のイオン注入を行う。
Next, as shown in FIG. 28B, an opening between the outer gate electrode 10 and the inner gate electrode 21 is covered with a resist 42, and then the gate electrodes 10, 10, 21,.
21 and the gate electrodes 21 and 22 using the resist 42 as a mask.
Performing ion implantation of arsenic (As) or antimony (Sb) in a dose of 7 × 10 13 cm -2 through the opening between the 1.

【0096】そして、レジスト42を除去した後、図2
8(c)に示す如く、1150°C,3時間のドライブイン
により2種不純物を同時熱拡散させて深いp型の第3半
導体領域4のウェルと、その中に浅いn型の第4半導体
領域15のウェルを形成する。同時熱拡散しない場合
は、ボロン(B)を1150°C, 3時間のドライブインに
より熱拡散させ、ヒ素(As),アンチモン(Sb)又
はリン(P)を1100°C,2時間で熱拡散させる。p型
の第3半導体領域4の熱拡散過程では、図29に示す如
く、ゲート電極21を挟む隣接する開口部21a,21
aから拡散したp型の拡散層4s,4s同士が横方向拡
散によってゲート電極21直下で相互連結し、図28
(c)に示すように単一のp型の第3半導体領域4のウ
ェルが形成される。このため、p型の第3半導体領域4
はゲート電極10,10,21,21の形成後におい
て、それらをマスクとしてセルフアライン(自己整合)
で形成できるので、工程数の削減と半導体領域の作り込
み精度を高めることができる。
Then, after removing the resist 42, FIG.
As shown in FIG. 8 (c), two types of impurities are simultaneously thermally diffused by drive-in at 1150 ° C. for 3 hours, and a well of a deep p-type third semiconductor region 4 and a shallow n-type fourth semiconductor therein. A well in the region 15 is formed. When simultaneous thermal diffusion is not performed, boron (B) is thermally diffused by drive-in at 1150 ° C. for 3 hours, and arsenic (As), antimony (Sb) or phosphorus (P) is thermally diffused at 1100 ° C. for 2 hours. Let it. In the process of thermal diffusion of the p-type third semiconductor region 4, as shown in FIG.
28. The p-type diffusion layers 4s, 4s diffused from a are connected to each other immediately below the gate electrode 21 by lateral diffusion, and FIG.
As shown in (c), a single well of the p-type third semiconductor region 4 is formed. Therefore, the p-type third semiconductor region 4
Are self-aligned (self-aligned) after forming the gate electrodes 10, 10, 21, 21 using them as a mask.
Therefore, the number of steps can be reduced and the accuracy of forming a semiconductor region can be increased.

【0097】ここで、開口部21a,21aから拡散し
たp型の拡散層4s,4s同士がゲート電極21直下で
相互連結するための条件を考察すると、アセプタ不純物
(ボロン)の熱拡散の縦方向(深さ方向)拡散長XJ
横方向拡散長YJ との間には、一般に次式が成立してい
る。 Yj =(0.7 〜0.8 )Xj …(1) 従って、ゲート電極21のゲート長Lは次式を満たさね
ばならない。 L<2Xj ≒1.6 Xj …(2) 例えば、Xj =3μmの場合、ゲート長Lを4.8 μmよ
り短くすれば、熱拡散工程においてゲート電極21直下
で拡散層4s,4s同士が相互連結し、首尾よく単一の
p型の第3半導体領域4のウェルを形成できる。相互連
結による第3半導体領域4を形成できることは、ゲート
電極10,10,21,21の1工程でも形成を保証
し、工程数の削減に寄与する。
Here, considering the conditions for interconnecting the p-type diffusion layers 4s, 4s diffused from the openings 21a, 21a immediately below the gate electrode 21, the longitudinal direction of thermal diffusion of the acceptor impurity (boron) is considered. In general, the following expression is established between the diffusion length X J (in the depth direction) and the lateral diffusion length Y J. Y j = (0.7-0.8) X j (1) Accordingly, the gate length L of the gate electrode 21 must satisfy the following equation. L <2X j ≒ 1.6 X j (2) For example, when X j = 3 μm, if the gate length L is shorter than 4.8 μm, the diffusion layers 4s, 4s are interconnected directly under the gate electrode 21 in the thermal diffusion step. Then, a single well of the third p-type third semiconductor region 4 can be formed successfully. The fact that the third semiconductor region 4 can be formed by interconnection ensures the formation of the gate electrodes 10, 10, 21, 21 even in one step, and contributes to a reduction in the number of steps.

【0098】そしてまた、本例においては、アクセプタ
不純物はドナー不純物に比して拡散係数が大きくなるよ
うに、不純物としてボロンとヒ素又はアンチモンを用い
ている。このため、1度のドライブイン工程で深いウェ
ルのp型の第3半導体領域4と浅いウェルの第4半導体
領域15が同時に拡散形成でき、工程数の削減に寄与し
ている。
In this embodiment, boron, arsenic, or antimony is used as the acceptor impurity so that the diffusion coefficient becomes larger than that of the donor impurity. Therefore, the p-type third semiconductor region 4 having a deep well and the fourth semiconductor region 15 having a shallow well can be simultaneously diffused and formed in one drive-in step, which contributes to a reduction in the number of steps.

【0099】この後、ゲート電極10,10,21,2
1をマスクとして再度ドーズ量5×1015cm-2のヒ素
(As)のイオン注入を行い、引続き、ゲート電極1
0,10,21,21をマスクとしてドーズ量2×10
15cm-2のBF2 のイオン注入を行う。そして、図28
(d)に示す如く、1000°C,10分間のアニールにより
n型の第4半導体領域15の表面層の浅いp型の第6半
導体領域17を形成すると共に、n+ 型の第5半導体領
域16を形成する。BF2 を用いる理由はイオン注入の
飛程が浅くなるので、p+ 型の第6半導体領域17の深
さを約0.5μmにすることができるからである。1度
のドライブイン工程でn型の第5半導体領域16とp+
型の第6半導体領域17が同時に拡散形成でき、工程数
の削減に寄与している。
Thereafter, the gate electrodes 10, 10, 21, 22
1 as a mask, ion implantation of arsenic (As) with a dose of 5 × 10 15 cm −2 is performed again.
Dose amount 2 × 10 using 0, 10, 21, 21 as a mask
BF 2 ions of 15 cm −2 are implanted. And FIG.
As shown in (d), the shallow p-type sixth semiconductor region 17 having a shallow surface layer of the n-type fourth semiconductor region 15 is formed by annealing at 1000 ° C. for 10 minutes, and the n + -type fifth semiconductor region is formed. 16 are formed. The reason for using BF 2 is that the depth of the p + -type sixth semiconductor region 17 can be set to about 0.5 μm because the range of ion implantation becomes shallow. The n-type fifth semiconductor region 16 and p +
The sixth semiconductor region 17 of the mold can be simultaneously formed by diffusion, which contributes to a reduction in the number of steps.

【0100】この後、層間絶縁膜(図示せず)に穴開け
してカソード電極18を形成し、その上にパッシベーシ
ョン膜(図示せず)を形成する。このように、本例で
は、ゲート電極10,10,21,21をマスクとして
セルフアラインにより第3半導体領域4,第4半導体領
域15,n型の第5半導体領域16及び第6半導体領域
17をすべて形成でき、特性バラツキを低減できる。
Thereafter, a cathode electrode 18 is formed by making holes in an interlayer insulating film (not shown), and a passivation film (not shown) is formed thereon. As described above, in this example, the third semiconductor region 4, the fourth semiconductor region 15, the n-type fifth semiconductor region 16 and the sixth semiconductor region 17 are self-aligned using the gate electrodes 10, 10, 21, 21 as a mask. All can be formed, and characteristic variations can be reduced.

【0101】しかし、上記のように第3半導体領域4の
ウェルの形成の仕方が拡散層4s,4s同士をゲート電
極21直下で相互連結する方法を採用する場合、以下に
説明するように、ラッチアップ耐量の点で問題の生じる
おそれがある。即ち、図30(a)に示す如く、熱拡散
によりゲート電極21直下で両側の拡散層4s,4sが
相互連結して形成された単一のウェルの第3半導体領域
4を用いた半導体装置において、n+ 型の第5半導体領
域16の表面からゲート21直下の第3半導体領域4の
表面を介しn型の第4半導体領域15の表面及びp+
の第6半導体領域17にかけての半導体表面位置に対す
る不純物濃度の関係は図30(b)に示す如くの分布を
呈している。拡散層4s,4sはゲート電極21の側端
A,Bにより横方向拡散でゲート電極21直下に広がっ
て中央部分21bで会合するため、拡散をすればするほ
ど不純物の濃度が薄まるので、ゲート電極21直下の中
央部分21bが特に不純物低濃度領域となっている。こ
のため、IGBT動作の正孔引き抜き時においてn+
の第5半導体領域16直下からゲート電極21直下を介
してn型の第4半導体領域15のチャネルからp+ 型の
第6半導体領域17にかけての正孔電流経路(図30
(a)に破線で示す)では、図30(c)に示す如く、
ゲート電極21の側端Aからチャネル端Bまでの経路ポ
テンシャル(電圧降下量)VABがチャネルの経路ポテン
シャル(オン抵抗による電圧降下量)VBCに比して極め
て大きな値となっている。このように、ゲート電極21
直下が低濃度で拡散抵抗rB が寄生していると、IGB
T動作の正孔引き抜き時には正孔電流の電圧降下によっ
てn+ 型の第5半導体領域16直下の電圧が上昇しよう
とするので、n+ 型の第5半導体領域16,p型の第3
半導体領域4およびn- 型の第2半導体領域3により構
成されるnpn型のバイポーラトランジスタQnpnがラ
ッチアップし易く、可制御電流容量の増大が図れない。
However, when the method of forming the well of the third semiconductor region 4 employs the method of interconnecting the diffusion layers 4s, 4s directly below the gate electrode 21 as described above, the latch is formed as described below. There is a possibility that a problem may occur in terms of the up withstand capability. That is, as shown in FIG. 30A, in a semiconductor device using a single well third semiconductor region 4 formed by interconnecting diffusion layers 4s on both sides immediately below a gate electrode 21 by thermal diffusion. A semiconductor surface from the surface of the n + -type fifth semiconductor region 16 to the surface of the n-type fourth semiconductor region 15 and the p + -type sixth semiconductor region 17 via the surface of the third semiconductor region 4 immediately below the gate 21. The relationship between the impurity concentration and the position has a distribution as shown in FIG. Since the diffusion layers 4s, 4s are spread right below the gate electrode 21 by lateral diffusion by the side ends A, B of the gate electrode 21 and meet at the central portion 21b, the more the diffusion, the lower the impurity concentration. The central portion 21b immediately below 21 is a particularly low impurity concentration region. For this reason, at the time of the hole extraction in the IGBT operation, from the channel immediately below the n + -type fifth semiconductor region 16 to the channel immediately below the gate electrode 21 and from the channel of the n-type fourth semiconductor region 15 to the p + -type sixth semiconductor region 17. Hole current path (FIG. 30)
(Shown by a broken line in (a)), as shown in FIG.
The path potential (the amount of voltage drop) V AB from the side end A of the gate electrode 21 to the channel end B is an extremely large value compared to the path potential (the amount of voltage drop due to on-resistance) V BC of the channel. Thus, the gate electrode 21
If there is a low concentration directly below and the diffusion resistance r B is parasitic, IGB
At the time of hole extraction in the T operation, the voltage immediately below the n + -type fifth semiconductor region 16 tends to increase due to the voltage drop of the hole current, so that the n + -type fifth semiconductor region 16 and the p-type third semiconductor region 16
The npn-type bipolar transistor Qnpn constituted by the semiconductor region 4 and the n -type second semiconductor region 3 is liable to latch up, and the controllable current capacity cannot be increased.

【0102】ここで、ゲート電極21直下の不純物濃度
はゲート長Lが長いほど低くなるので、ゲート長Lを短
くすれば良い。ところが、一般にゲート電極21はゲー
ト幅を長くして電流容量を高めるためストライプ状に長
く形成されてあり(例えば5mm)、半導体チップ上では
ゲートパッドから延び出たゲートランナー(主配線)か
ら櫛歯状の多数のストイプ状のゲート電極(分岐配線)
21が延び出ているので、ゲート信号がゲートッパッド
の近くにあるストライプ状のゲート電極21よりゲート
ッパッドから遠いストライプ状のゲート電極21にまで
伝播するには時間差が生じ伝播遅延(配線抵抗)の問題
がある。従って、ストライプ状のゲート電極21の配線
抵抗を下げて信号遅延を抑制して動作切り換え速度を高
めるためには、多結晶シリコンのゲート電極21のゲー
ト長の短縮には限界がある。
Here, the impurity concentration immediately below the gate electrode 21 decreases as the gate length L increases, so that the gate length L may be reduced. However, the gate electrode 21 is generally formed in a stripe shape (for example, 5 mm) in order to increase the gate width and increase the current capacity. On the semiconductor chip, the gate electrode 21 has a comb-like shape extending from the gate runner (main wiring) extending from the gate pad. Gate electrodes (branch wiring)
Since the gate electrode 21 extends, a time lag occurs between the gate signal and the gate electrode 21 which is farther from the gate pad than the gate electrode 21 near the gate pad. is there. Therefore, there is a limit to the reduction of the gate length of the polycrystalline silicon gate electrode 21 in order to reduce the wiring resistance of the striped gate electrode 21 to suppress the signal delay and increase the operation switching speed.

【0103】〔実施例23〕 そこで、本例ではゲート長を短縮するために、第2のM
OSFET23のゲート電極21を多結晶シリコンのゲ
ートとするのではなく、多結晶シリコンよりも低抵抗率
の金属又は金属シリサイドの単層構造のゲート,多結晶
シリコン層と金属又は金属シリサイドの層の2重構造の
ゲートとする。このような金属又は金属シリサイドを用
いたゲート電極であれば、ゲート長Lを短縮しても伝播
遅延が顕著になる不都合を回避でき、ゲート電極21直
下の不純物濃度を高めることができ、可制御電流容量の
増大を図ることができる。なお、第2のMOSFET2
3のゲート電極21のみならず、第1のMOSFET2
3のゲート電極10も、金属又は金属シリサイドの単層
構造のゲート,多結晶シリコン層と金属又は金属シリサ
イドの層の2重構造のゲートとしても良い。動作切り換
え速度の向上に繋がり、ターンオン時間の更なる短縮化
を図ることができる。
[Embodiment 23] Therefore, in the present embodiment, in order to reduce the gate length, the second M
Instead of using the gate electrode 21 of the OSFET 23 as a polycrystalline silicon gate, a gate of a single layer structure of a metal or metal silicide having a lower resistivity than polycrystalline silicon, a polycrystalline silicon layer and a metal or metal silicide layer 2 The gate has a double structure. With such a gate electrode using a metal or metal silicide, it is possible to avoid the disadvantage that the propagation delay becomes remarkable even if the gate length L is reduced, and it is possible to increase the impurity concentration immediately below the gate electrode 21 and controllability. The current capacity can be increased. Note that the second MOSFET 2
3 as well as the first MOSFET 2
The third gate electrode 10 may also be a gate having a single layer structure of metal or metal silicide, or a gate having a double structure of a polycrystalline silicon layer and a layer of metal or metal silicide. This leads to an improvement in the operation switching speed, and the turn-on time can be further reduced.

【0104】〔実施例24〕 図31(a)〜(d)は本発明の基本的構造の別の製造
方法を示す工程断面図である。本例の製造方法では、ゲ
ート電極21,10を同時に形成せず、ボロン(第4半
導体領域15用のアセプタ不純物)のイオン注入後にゲ
ート電極21を形成するようにしている。
[Embodiment 24] FIGS. 31A to 31D are process sectional views showing another method of manufacturing the basic structure of the present invention. In the manufacturing method of this example, the gate electrodes 21 and 10 are not formed at the same time, and the gate electrode 21 is formed after ion implantation of boron (an acceptor impurity for the fourth semiconductor region 15).

【0105】即ち、図1に示す如く、p++型の半導体基
板に形成したn+ 型のバッファ層3aを介してn- 型の
第2半導体領域3をエピタキシャル成長により形成した
後、図31(a)に示す如く、その上にゲート酸化膜9
を介して離隔した位置に多結晶シリコンの第1のMOS
FET用ゲート電極10,10を形成する。この後、ゲ
ート電極10,10をマスクとしてドーズ量7×1013
cm-2のボロン(B)を開口部にイオン注入を行う。
That is, as shown in FIG. 1, after forming an n type second semiconductor region 3 by epitaxial growth via an n + type buffer layer 3a formed on a p ++ type semiconductor substrate, FIG. As shown in a), a gate oxide film 9 is formed thereon.
First MOS of polycrystalline silicon at a position separated through
The FET gate electrodes 10 and 10 are formed. Thereafter, the dose is 7 × 10 13 using the gate electrodes 10 and 10 as a mask.
Boron (B) of cm -2 is ion-implanted into the opening.

【0106】次に、図31(b)に示す如く、ゲート電
極10,10間のゲート酸化膜9を介して離隔した位置
に多結晶シリコンの第2のMOSFET用ゲート電極2
1,21を形成した後、外側のゲート電極10と内側の
ゲート電極21間の開口部をレジスト42で被覆した
後、ゲート電極10,10,21,21,レジスト42
をマスクとしてゲート電極21,21間の開口部を介し
てドーズ量7×1013cm-2のヒ素(As)又はアンチモ
ン(Sb)のイオン注入を行う。
Next, as shown in FIG. 31B, the second MOSFET gate electrode 2 made of polycrystalline silicon is located at a position separated by the gate oxide film 9 between the gate electrodes 10 and 10.
After forming the gate electrodes 10 and 21, the opening between the outer gate electrode 10 and the inner gate electrode 21 is covered with a resist 42, and then the gate electrodes 10, 10, 21 and 21 are formed.
Is used as a mask, ions of arsenic (As) or antimony (Sb) are implanted at a dose of 7 × 10 13 cm −2 through an opening between the gate electrodes 21 and 21.

【0107】この後の工程は図28に示す実施例と同
様、レジスト42を除去した後、図31(c)に示す如
く、1150°C,3時間のドライブインにより2種不純物
を同時熱拡散させて深いp型の第3半導体領域4のウェ
ルと、その中に浅いn型の第4半導体領域15のウェル
を形成する。同時熱拡散しない場合は、ボロン(B)を
1150°C, 3時間のドライブインにより熱拡散させ、ヒ
素(As),アンチモン(Sb)又はリン(P)を1100
°C,2時間で熱拡散させる。この後、ゲート電極1
0,10,21,21をマスクとして再度ドーズ量5×
1015cm-2のヒ素(As)のイオン注入を行い、引続
き、ゲート電極10,10,21,21をマスクとして
ドーズ量2×1015cm-2のBF2 のイオン注入を行う。
In the subsequent steps, as in the embodiment shown in FIG. 28, after removing the resist 42, as shown in FIG. 31C, two kinds of impurities are simultaneously thermally diffused by drive-in at 1150 ° C. for 3 hours. Then, a well of the deep p-type third semiconductor region 4 and a well of the shallow n-type fourth semiconductor region 15 are formed therein. When not performing simultaneous thermal diffusion, add boron (B)
Thermal diffusion by drive-in at 1150 ° C for 3 hours, arsenic (As), antimony (Sb) or phosphorus (P)
Heat diffusion at 2 ° C for 2 hours. After this, the gate electrode 1
Using 0, 10, 21, 21 as a mask, the dose amount 5 × again
Arsenic (As) ions of 10 15 cm −2 are implanted, and subsequently, BF 2 ions of a dose of 2 × 10 15 cm −2 are implanted using the gate electrodes 10, 10, 21 and 21 as a mask.

【0108】そして、図31(d)に示す如く、1000°
C,10分間のアニールによりn型の第4半導体領域15
の表面層の浅いp型の第6半導体領域17を形成すると
共に、n+ 型の第5半導体領域16を形成する。1度の
ドライブイン工程でn型の第5半導体領域16とp+
の第6半導体領域17が同時に拡散形成でき、工程数の
削減に寄与している。この後、層間絶縁膜(図示せず)
に穴開けしてカソード電極18を形成し、その上にパッ
シベーション膜(図示せず)を形成する。勿論、第5半
導体領域16のイオン注入・拡散と第6半導体領域17
のイオン注入・拡散を別々に行って良い。
Then, as shown in FIG.
C, n-type fourth semiconductor region 15 by annealing for 10 minutes
The p-type sixth semiconductor region 17 having a shallow surface layer is formed, and the n + -type fifth semiconductor region 16 is formed. In one drive-in step, the n-type fifth semiconductor region 16 and the p + -type sixth semiconductor region 17 can be simultaneously formed by diffusion, which contributes to the reduction in the number of steps. Thereafter, an interlayer insulating film (not shown)
Then, a cathode electrode 18 is formed, and a passivation film (not shown) is formed thereon. Of course, the ion implantation / diffusion of the fifth semiconductor region 16 and the sixth semiconductor region 17
May be performed separately.

【0109】このように、本例の製造方法では、第3半
導体領域4のうちゲート電極21直下の領域の不純物濃
度を他の部分よりも薄くしないために、第3半導体領域
4を形成してからその上にゲート電極21を設置するよ
うにしている。このため、多結晶シリコンのゲート電極
21のゲート長を短縮せずとも、ラッチアップ耐量の増
大を図ることができる。勿論、本例のゲート電極10,
21は多結晶シリコン単層とせずに、金属又は金属シリ
サイドの単層構造のゲート,多結晶シリコン層と金属又
は金属シリサイドの層の2重構造のゲートとしても良
い。ゲート長の短縮により、伝播遅延量を僅少化できる
ので、動作切り換え速度の向上及び可制御電流容量の増
大に寄与する。
As described above, in the manufacturing method of the present example, the third semiconductor region 4 is formed so that the impurity concentration in the region directly below the gate electrode 21 in the third semiconductor region 4 is not made lower than in other portions. Therefore, the gate electrode 21 is provided thereon. Therefore, the latch-up resistance can be increased without reducing the gate length of the gate electrode 21 made of polycrystalline silicon. Of course, the gate electrode 10,
The gate 21 may be a single-layer metal or metal silicide gate, or a double-layer gate of a polycrystalline silicon layer and a metal or metal silicide layer, instead of a single-layer polysilicon layer. Since the propagation delay amount can be reduced by shortening the gate length, the operation switching speed is improved and the controllable current capacity is increased.

【0110】〔実施例25〕 図32(a)〜(e)は本発明の基本的構造のまた別の
製造方法を示す工程断面図である。本例の製造方法で
は、ゲート電極21,10を同時に形成せず、第3半導
体領域4の拡散形成後にゲート電極21を形成するよう
にしている。
Embodiment 25 FIGS. 32A to 32E are process cross-sectional views showing still another method of manufacturing the basic structure of the present invention. In the manufacturing method of this example, the gate electrodes 21 and 10 are not formed at the same time, and the gate electrode 21 is formed after the diffusion formation of the third semiconductor region 4.

【0111】即ち、図1に示す如く、p++型の半導体基
板に形成したn+ 型のバッファ層3aを介してn- 型の
第2半導体領域3をエピタキシャル成長により形成した
後、図32(a)に示す如く、その上にゲート酸化膜9
を介して離隔した位置に多結晶シリコンの第1のMOS
FET用ゲート電極10,10を形成する。この後、ゲ
ート電極10,10をマスクとしてドーズ量7×1013
cm-2のボロン(B)を開口部にイオン注入を行う。そし
て、図32(b)に示す如く、ドライブインによりp型
の第3領域4のウェルを拡散形成する。
That is, as shown in FIG. 1, after forming an n type second semiconductor region 3 by epitaxial growth via an n + type buffer layer 3a formed on a p ++ type semiconductor substrate, FIG. As shown in a), a gate oxide film 9 is formed thereon.
First MOS of polycrystalline silicon at a position separated through
The FET gate electrodes 10 and 10 are formed. Thereafter, the dose is 7 × 10 13 using the gate electrodes 10 and 10 as a mask.
Boron (B) of cm -2 is ion-implanted into the opening. Then, as shown in FIG. 32B, the well of the p-type third region 4 is formed by diffusion by drive-in.

【0112】この後、図32(c)に示す如く、ゲート
電極10,10間のゲート酸化膜9を介して離隔した位
置に多結晶シリコンの第2のMOSFET用ゲート電極
21,21を形成した後、外側のゲート電極10と内側
のゲート電極21間の開口部をレジスト42で被覆し、
その後、ゲート電極10,10,21,21,レジスト
42をマスクとしてゲート電極21,21間の開口部を
介してドーズ量7×1013cm-2のヒ素(As),アンチ
モン(Sb)又はリン(P)のイオン注入を行う。そし
て、図32(d)に示す如く、ドライブインにより第4
領域15を拡散形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 32C, the second MOSFET gate electrodes 21 and 21 made of polycrystalline silicon are formed at positions separated by the gate oxide film 9 between the gate electrodes 10 and 10. Thereafter, the opening between the outer gate electrode 10 and the inner gate electrode 21 is covered with a resist 42,
Thereafter, arsenic (As), antimony (Sb) or phosphorus having a dose of 7 × 10 13 cm −2 is passed through the opening between the gate electrodes 21 and 21 using the gate electrodes 10, 10, 21 and 21 as a mask. The ion implantation of (P) is performed. Then, as shown in FIG.
The region 15 is formed by diffusion.

【0113】この後、ゲート電極10,10,21,2
1をマスクとして再度ドーズ量5×1015cm-2のヒ素
(As)のイオン注入を行い、引続き、ゲート電極1
0,10,21,21をマスクとしてドーズ量2×10
15cm-2のBF2 のイオン注入を行う。そして、図32
(e)に示す如く、ドライブインによりn型の第5半導
体領域16とp+ 型の第6半導体領域17を同時に拡散
形成する。勿論、第5半導体領域16のイオン注入・拡
散と第6半導体領域17のイオン注入・拡散を別々に行
って良い。
Thereafter, the gate electrodes 10, 10, 21, 22
1 as a mask, ion implantation of arsenic (As) with a dose of 5 × 10 15 cm −2 is performed again.
Dose amount 2 × 10 using 0, 10, 21, 21 as a mask
BF 2 ions of 15 cm −2 are implanted. And FIG.
As shown in (e), the n-type fifth semiconductor region 16 and the p + -type sixth semiconductor region 17 are simultaneously diffused by drive-in. Of course, the ion implantation / diffusion of the fifth semiconductor region 16 and the ion implantation / diffusion of the sixth semiconductor region 17 may be performed separately.

【0114】このような製造方法でも、第3半導体領域
4のうちゲート電極21直下の領域の不純物濃度は他の
部分と等しいため、多結晶シリコンのゲート電極21の
ゲート長を短縮せずとも、ラッチアップ耐量の増大を図
ることができる。勿論、本例もまた、ゲート電極10,
21に多結晶シリコン単層を用いず、金属又は金属シリ
サイドの単層構造のゲート,多結晶シリコン層と金属又
は金属シリサイドの層の2重構造のゲートとしても良
い。
Also in such a manufacturing method, since the impurity concentration in the region directly below the gate electrode 21 in the third semiconductor region 4 is equal to that of the other portions, the gate length of the polycrystalline silicon gate electrode 21 can be reduced. The latch-up tolerance can be increased. Of course, in this example, the gate electrodes 10 and
The gate 21 may be a single-layer metal or metal silicide gate or a double-layer gate of a polycrystalline silicon layer and a metal or metal silicide layer without using a single polysilicon layer.

【0115】〔実施例26〕 図33は本発明の実施例26に係るダブルゲートを備え
たサイリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。本
例の半導体構造においては実施例1の基本構造に対して
第5半導体領域16の直下領域からゲート電極21直下
の領域に亘ってドリフト領域としてp+ 型の第9半導体
領域33のウェルが作り込まれている。
Embodiment 26 FIG. 33 is a sectional view showing a structure of a thyristor semiconductor device having a double gate according to Embodiment 26 of the present invention. In the semiconductor structure of this embodiment, a well of a p + type ninth semiconductor region 33 is formed as a drift region from the region immediately below the fifth semiconductor region 16 to the region immediately below the gate electrode 21 with respect to the basic structure of the first embodiment. Is embedded.

【0116】ゲート電極21の直下はチャネル(第4半
導体領域15の表面層)を除いてp+型の第9半導体領
域33となっているので、ゲート電極21の直下の拡散
抵抗rB の値を一層僅少化できる。それ故、ラッチアッ
プ耐量の増大を図ることができる。
Since the p + type ninth semiconductor region 33 immediately below the gate electrode 21 except for the channel (the surface layer of the fourth semiconductor region 15), the value of the diffusion resistance r B immediately below the gate electrode 21 is obtained. Can be further reduced. Therefore, the latch-up tolerance can be increased.

【0117】図33に示す半導体構造の製造方法を説明
すると、まず、図33に示す如く、p++型の半導体基板
に形成したn+ 型のバッファ層3aを介してn- 型の第
2半導体領域3をエピタキシャル成長により形成した
後、図34(a)に示す如く、その上にゲート酸化膜9
を介して離隔した位置に多結晶シリコンの第1のMOS
FET用ゲート電極10,10を形成する。この後、ゲ
ート電極10,10をマスクとしてドーズ量7×1013
cm-2のボロン(B)を開口部にイオン注入を行いそし
て、ドライブインによりp型の第3半導体領域4のウェ
ルを拡散形成する。
The method of manufacturing the semiconductor structure shown in FIG. 33 will be described. First, as shown in FIG. 33, an n -type second layer is formed via an n + -type buffer layer 3a formed on a p ++ -type semiconductor substrate. After the semiconductor region 3 is formed by epitaxial growth, a gate oxide film 9 is formed thereon as shown in FIG.
First MOS of polycrystalline silicon at a position separated through
The FET gate electrodes 10 and 10 are formed. Thereafter, the dose is 7 × 10 13 using the gate electrodes 10 and 10 as a mask.
Ion implantation of boron (B) of cm −2 into the opening is performed, and a well of the p-type third semiconductor region 4 is diffused by drive-in.

【0118】この後、図34(b)に示す如く、レジス
トマスクを用いてゲート電極10,10間の開口部を介
しドーズ量7×1013cm-2のヒ素(As),アンチモン
(Sb)又はリン(P)のイオン注入を行い、ドライブ
インにより浅いウェルのn型の第4半導体領域15を拡
散形成する。
[0118] After this, as shown in FIG. 34 (b), through the opening between the gate electrodes 10, 10 by using a resist mask dose 7 × 10 13 cm -2 of arsenic (As), antimony (Sb) Alternatively, phosphorus (P) ions are implanted, and the n-type fourth semiconductor region 15 having a shallow well is diffused by drive-in.

【0119】そして、レジストマスクを用い、第4半導
体領域15のゲート電極12側に重ねてB+ 又はBF2
のイオン注入を行い、図34(c)に示す如く、ドライ
ブインによりp+ 型の第9半導体領域33のウェルを拡
散形成する。
Then, using a resist mask, B + or BF 2 is superimposed on the gate electrode 12 side of the fourth semiconductor region 15.
Then, as shown in FIG. 34C, a well of the p + type ninth semiconductor region 33 is diffused by drive-in.

【0120】次に、図34(d)に示す如く、第4半導
体領域15と第9半導体領域33との表面境界部分を覆
うようにしてゲート酸化膜9を介して多結晶シリコンの
第2のMOSFET用のゲート電極21,21を形成す
る。その後、ゲート電極10,10,21,21,レジ
ストをマスクとしてゲート電極21,21間の開口部を
介してBF2 のイオン注入を行うと共に、ゲート電極2
1,10間の開口部を介してヒ素(As)又はアンチモ
ン(Sb)のイオン注入を行い。そして、アニールによ
りp+ 型の第6半導体領域17及びn+ 型の第5半導体
領域16をセルフアラインにより形成する。この後、層
間絶縁膜(図示せず)に穴開けしてカソード電極18を
形成し、その上にパッシベーション膜(図示せず)を形
成する。
Next, as shown in FIG. 34D, a second portion of the polycrystalline silicon is interposed via the gate oxide film 9 so as to cover the surface boundary between the fourth semiconductor region 15 and the ninth semiconductor region 33. Gate electrodes 21 and 21 for MOSFET are formed. Thereafter, ions of BF 2 are implanted through openings between the gate electrodes 21 and 21 using the gate electrodes 10, 10, 21 and 21 as a mask and the gate electrode 2 is formed.
Arsenic (As) or antimony (Sb) ions are implanted through the opening between the first and the tenth. Then, the p + -type sixth semiconductor region 17 and the n + -type fifth semiconductor region 16 are formed by self-alignment by annealing. Thereafter, a cathode electrode 18 is formed by making holes in an interlayer insulating film (not shown), and a passivation film (not shown) is formed thereon.

【0121】なお、本実施例における各領域の導電型は
反対の導電型にしても良い。
The conductivity type of each region in this embodiment may be the opposite conductivity type.

【0122】[0122]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体装置においては、多数キャリア注入用のMISFET
と多数キャリア引抜き用MISFETとを逆導電型にす
べく、多数キャリア引抜き用MISFETを2重拡散型
構造としたことを特徴とする。
As described above, in the semiconductor device according to the present invention, the MISFET for majority carrier injection is used.
The MISFET for extracting majority carriers has a double diffusion structure so that the MISFET for extracting majority carriers has the opposite conductivity type.

【0123】従って次の効果を奏する。Therefore, the following effects can be obtained.

【0124】(1) 第3半導体領域内の多数キャリア
を第1導電型のMISFETを介して直接引き抜くこと
ができ、キャリアの変換のための短絡用電極が不要とな
る。従って、微細電極形成の困難さと電極配線の2層構
造とを回避できる。また、第1導電型のMISFETは
2重拡散型構造であるため、短チャネル化を実現でき、
MISFET自身の低オン抵抗化が可能である。このた
め、スイッチング損失を低減でき、多数キャリアの引き
抜き速度を早めることができ、ターンオフ速度を上げる
ことができる。更にMISFETの特性バラツキも抑え
ることができる。
(1) Majority carriers in the third semiconductor region can be directly extracted via the first conductivity type MISFET, and a short-circuit electrode for carrier conversion is not required. Therefore, it is possible to avoid the difficulty of forming a fine electrode and the two-layer structure of electrode wiring. Further, since the first conductivity type MISFET has a double diffusion type structure, a short channel can be realized.
The ON resistance of the MISFET itself can be reduced. Therefore, the switching loss can be reduced, the speed of majority carrier extraction can be increased, and the turn-off speed can be increased. Further, variation in characteristics of the MISFET can be suppressed.

【0125】特に、本発明では、第3半導体領域のうち
第5半導体領域直下から外側のウェル端領域全てが、第
3半導体領域の内側領域の不純物濃度よりも濃い高濃度
領域であることを特徴とする。IGBT状態時の多数キ
ャリアの引き抜き電流経路の寄生抵抗値を下げることが
できるので、ラッチアップ耐量を大きくできる。
In particular, according to the present invention, in the third semiconductor region,
The entire well end region from immediately below the fifth semiconductor region to the outside is
3 High concentration higher than the impurity concentration in the inner region of the semiconductor region
It is a region. Since the parasitic resistance value of the majority carrier extraction current path in the IGBT state can be reduced, the latch-up resistance can be increased.

【0126】() 第5半導体領域が不純物高濃度の
内側ウェル領域と低濃度の外側ウェル領域との重なり領
域である構造においては、内側ウェル領域がサイリスタ
状態時で実質的なカソード領域として機能し、IGBT
動作時では拡散抵抗の電圧降下により外側ウェル領域の
周囲の電圧が低くなるものの、その部分の電流増幅率は
低いので、IGBT動作時ではラッチアップし難い。こ
のため、可制御電流容量の増大を図ることができる。
( 2 ) In a structure in which the fifth semiconductor region is an overlapping region of an inner well region having a high impurity concentration and an outer well region having a low impurity concentration, the inner well region functions as a substantial cathode region in a thyristor state. And IGBT
During operation, the voltage around the outer well region decreases due to the voltage drop of the diffusion resistance, but the current amplification factor at that portion is low, so it is difficult to latch up during IGBT operation. Therefore, the controllable current capacity can be increased.

【0127】() 第5半導体領域の直下に高濃度の
第1導電型の第7半導体領域が形成されて成る構造にお
いては、寄生抵抗値を低減できるので、IGBT状態時
におけるラッチアップを抑制でき、可制御電流値の増大
を図ることができる。
( 3 ) In a structure in which a high-concentration seventh semiconductor region of the first conductivity type is formed immediately below the fifth semiconductor region, the parasitic resistance can be reduced, so that latch-up in the IGBT state is suppressed. Thus, the controllable current value can be increased.

【0128】特に、第7半導体領域が第5半導体領域の
直下に第3半導体領域の一部を残す程の浅いウェル領域
である場合、深いウェル領域を形成した場合に比べてサ
イリスタ状態におけるオン電圧の増加を招かずに済む。
Particularly, the seventh semiconductor region corresponds to the fifth semiconductor region.
A well region shallow enough to leave a portion of the third semiconductor region immediately below
Is larger than when a deep well region is formed.
It is not necessary to increase the ON voltage in the iristor state.

【0129】() 第1導電型MISFETのゲート
電極の直下の第3半導体領域に不純物高濃度の第1導電
型の第9半導体領域を形成した構造においては、ゲート
電極直下の拡散抵抗の値を僅少化できるので、ラッチア
ップ耐量の増大を図ることができる。
( 4 ) In a structure in which the ninth semiconductor region of the first conductivity type having a high impurity concentration is formed in the third semiconductor region immediately below the gate electrode of the MISFET of the first conductivity type, the value of the diffusion resistance immediately below the gate electrode is obtained. Can be reduced, so that the latch-up resistance can be increased.

【0130】() 第1導電型MISFETと第2導
電型MISFETのうち一方がエンハンスメント型であ
って他方がディプレッション型である場合には、いずれ
のMISFETのオン・オフ制御もゲート電圧が正電源
又は負電源の一方で行うことができるので、ゲート駆動
回路の簡素化を図ることができる。
( 5 ) If one of the first conductivity type MISFET and the second conductivity type MISFET is an enhancement type and the other is a depletion type, the gate voltage of the MISFET and the ON / OFF control of either MISFET are set to the positive power supply. Alternatively, since the operation can be performed using one of the negative power supplies, the gate drive circuit can be simplified.

【0131】() 第5半導体領域に導電接触する電
極に接続した短絡電極を第3半導体領域に接続して成る
構造においては、トランジスタ状態にはこの第3半導体
領域内の多数キャリアを直接引き抜くことができ、可制
御電流値の増大を図ることができる。特に、第3半導体
領域がストライプ状のウェルであり、このウェルの長手
方向の端部表面に上記短絡電極が形成されて成る構造で
は、コーナー部でのラッチアップを抑制することができ
ると共に、サイリスタ動作モードにおいても第3半導体
領域内の多数キャリア密度の豊富化を図ることができ
る。また、第1導電型のMISFET及び第2導電型の
MISFETをオフ状態にしたまま、アノード・カソー
ド間電圧を印加しても、短絡電極を介してカソードに電
流が漏れるので、電源投入時のラッチアップを防止する
ことができる。
( 6 ) In a structure in which a short-circuit electrode connected to an electrode that is in conductive contact with the fifth semiconductor region is connected to the third semiconductor region, majority carriers in the third semiconductor region are directly extracted in the transistor state. The controllable current value can be increased. In particular, in the structure in which the third semiconductor region is a stripe-shaped well and the short-circuit electrode is formed on the surface of the well in the longitudinal direction, latch-up at the corner can be suppressed and the thyristor can be suppressed. Also in the operation mode, the majority carrier density in the third semiconductor region can be increased. Further, even if the voltage between the anode and the cathode is applied while the MISFET of the first conductivity type and the MISFET of the second conductivity type are turned off, the current leaks to the cathode via the short-circuit electrode. Up can be prevented.

【0132】() 第3半導体領域の相対向するウェ
ル端に形成された1対の第5半導体領域で挟まれた領域
に、多数キャリア引き抜き用第1導電型MISFET部
を複数個形成した構造においては、IGBT状態時の多
数キャリア引き抜きを強めることができ、可制御電流を
増大させることができる。
( 7 ) A structure in which a plurality of first-conductivity-type MISFET sections for majority carrier extraction are formed in a region between a pair of fifth semiconductor regions formed at opposed well ends of the third semiconductor region. In, the majority carrier extraction in the IGBT state can be enhanced, and the controllable current can be increased.

【0133】() 複数個の多数キャリア引き抜き用
第1導電型MISFET部の間で第3半導体領域の表面
側にウェル状の第1導電型の第8半導体領域を形成した
構造においては、第8半導体領域よる集電能力が増すた
め、サイリスタ時の電流容量の増大を図ることができ
る。
( 8 ) In the structure in which the well-shaped eighth semiconductor region of the first conductivity type is formed on the surface side of the third semiconductor region between the plurality of first conductivity type MISFET portions for extracting majority carriers, Since the current collecting capability of the eight semiconductor regions is increased, the current capacity at the time of the thyristor can be increased.

【0134】() 第3半導体領域の相対向するウェ
ル端側に形成された第4半導体領域及び第6半導体領域
との2重拡散構造と、これら2重拡散構造に挟まれた領
域で第3半導体領域の表面側にウェル状に形成された第
1導電型の第8半導体領域とを有して成る構成を採用し
た場合、多数キャリアの引き抜き電流経路を短縮できる
ので、可制御電流容量の増大を図ることができる。
( 9 ) A double diffusion structure of the fourth semiconductor region and the sixth semiconductor region formed on the opposite well end side of the third semiconductor region, and a region interposed between these double diffusion structures. In the case of adopting a configuration including the first semiconductor type eighth semiconductor region formed in a well shape on the surface side of the three semiconductor regions, the current path for extracting majority carriers can be shortened. Increase can be achieved.

【0135】(10) 第5半導体領域と第8半導体領域
とを第1導電型の連結拡散層を介して接続し、第8半導
体領域に電極を導電接触させた構造においては、第5半
導体領域から連結拡散層及び第8半導体領域を介して上
記電極に到る電流経路には拡散抵抗が寄生しているが、
この拡散抵抗の電圧降下によってウェル端側の第5半導
体領域とその直下の第3半導体領域との順方向電圧が相
対的に高くならず、ラッチアップを抑制でき、可制御電
流容量の増大を図ることができる。
( 10 ) In the structure in which the fifth semiconductor region and the eighth semiconductor region are connected via the first conductive type connection diffusion layer, and the electrode is brought into conductive contact with the eighth semiconductor region, the fifth semiconductor region A diffusion resistance is parasitic on a current path from the first through the connection diffusion layer and the eighth semiconductor region to the electrode.
Due to the voltage drop of the diffusion resistance, the forward voltage between the fifth semiconductor region on the well end side and the third semiconductor region immediately below the fifth semiconductor region does not become relatively high, so that latch-up can be suppressed and the controllable current capacity is increased. be able to.

【0136】(11) 第5半導体領域と第8半導体領域
とを導通遮断する経路スイッチング用第2導電型MIS
FETを形成し、第8半導体領域に電極を導電接触させ
た構造においては、ターンオフ時に経路スイッチング用
第2導電型MISFETをオンさせると、第5半導体領
域を流れる電流が消失するため、ラッチアップを無くす
ことができる。特に、上記経路スイッチング用第2導電
型MISFETのゲート電極として第2導電型MISF
ETのゲート電極の一部を用いて成る場合は、製造工数
の削減及び微細化が可能となる。
( 11 ) Second conductivity type MIS for path switching for conducting / cutting off the fifth semiconductor region and the eighth semiconductor region
In the structure in which the FET is formed and the electrode is brought into conductive contact with the eighth semiconductor region, turning on the second MISFET for path switching at the time of turn-off causes the current flowing through the fifth semiconductor region to disappear, so that the latch-up occurs. Can be eliminated. In particular, the second conductive type MISFET is used as the gate electrode of the path switching second conductive type MISFET.
When a part of the gate electrode of ET is used, the number of manufacturing steps can be reduced and the size can be reduced.

【0137】(12) 第2導電型MISFETのゲート
電極はチップレイアウト上でストライプ状に複数本並設
されており、その複数本のゲート電極にはゲートパッド
に繋がる複数のゲート配線が格子状に導通して成る構成
を採用した場合、ゲート信号の伝播遅延が減少し、ター
ンオフ時における最遠のゲート電極での電流集中が抑制
される。このため、ターンオフの高速化は勿論のこと、
最遠のゲート電極での破壊が起こり難くなり、可制御電
流容量の増大を図ることができる。
( 12 ) A plurality of gate electrodes of the second conductivity type MISFET are arranged side by side in a stripe on the chip layout, and a plurality of gate wirings connected to the gate pad are arranged in a grid on the plurality of gate electrodes. When a conductive configuration is employed, the propagation delay of the gate signal is reduced, and current concentration at the farthest gate electrode during turn-off is suppressed. For this reason, of course, the turn-off speed is increased,
Breakdown at the farthest gate electrode is less likely to occur, and controllable current capacity can be increased.

【0138】(13) 第2導電型MISFETのゲート
電極はチップレイアウト上で格子点に設けられた島状で
あり、上記ゲート電極にはゲートパッドに繋がる複数の
ゲート配線が格子状に導通しており、上記ゲート配線で
区分された格子内領域が第1導電型MISFETの格子
状のゲート電極で分割されて成る構成を採用した場合、
ゲートパッドから遠い第2導電型MISFETのゲート
電極でも伝播遅延が抑制されるので、ターンオフの高速
化と可制御電流容量の増大を図ることができる。
( 13 ) The gate electrode of the second conductivity type MISFET has an island shape provided at a lattice point on a chip layout, and a plurality of gate wirings connected to a gate pad are electrically connected to the gate electrode in a lattice shape. In the case where a configuration in which the in-grating region divided by the gate wiring is divided by the lattice-shaped gate electrode of the first conductivity type MISFET is adopted,
Since the propagation delay is suppressed even at the gate electrode of the second conductivity type MISFET far from the gate pad, it is possible to increase the turn-off speed and increase the controllable current capacity.

【0139】また、第1導電型MISFETのゲート電
極も縦横格子状に形成されているめ、ターンオンの高速
化にも寄与する。1格子内領域がゲート電極で分割され
ているため、サイリスタ動作時には電流容量の増大を図
ることができる。加えて、IGBT動作での多数キャリ
アの引き抜きを分散的に行うことができ、ラッチアップ
耐量の増大に寄与する。
Further, since the gate electrodes of the first conductivity type MISFET are also formed in a vertical and horizontal lattice, it contributes to a high-speed turn-on. Since the region within one lattice is divided by the gate electrode, the current capacity can be increased during the thyristor operation. In addition, majority carriers can be extracted in an IGBT operation in a distributed manner, which contributes to an increase in latch-up tolerance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1に係るダブルゲートを備えた
サイリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a thyristor semiconductor device including a double gate according to a first embodiment of the present invention.

【図2】実施例1の半導体装置の等価回路を示す回路図
である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the semiconductor device according to the first embodiment.

【図3】(a)は実施例1の半導体装置のサイリスタ状
態における電子電流及び正孔電流の流れを示す説明図、
(b)は実施例1の半導体装置のトランジスタ状態(I
GBT状態)における電子電流及び正孔電流の流れを示
す説明図である。
FIG. 3A is an explanatory diagram showing a flow of an electron current and a hole current in a thyristor state of the semiconductor device according to the first embodiment;
(B) shows the transistor state (I) of the semiconductor device of the first embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing flows of an electron current and a hole current in a GBT state).

【図4】実施例1の半導体装置において第1のゲート電
極および第2のゲート電極に印加される電位とアノード
・カソード間電圧VAK及びアノード電流IA との関係を
示す波形図である。
4 is a waveform diagram showing the relationship between the first gate electrode and between the second potential applied to the gate electrode of the anode-cathode voltage V AK and anode current I A in the semiconductor device of the first embodiment.

【図5】本発明の実施例2に係るダブルゲートを備えた
サイリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a structure of a thyristor semiconductor device including a double gate according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例3に係るダブルゲートを備えた
サイリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a structure of a thyristor semiconductor device including a double gate according to a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例4に係るダブルゲートを備えた
サイリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a structure of a thyristor semiconductor device including a double gate according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例5に係るダブルゲートを備えた
サイリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a structure of a thyristor semiconductor device including a double gate according to a fifth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施例6に係るダブルゲートを備えた
サイリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a structure of a thyristor semiconductor device including a double gate according to a sixth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施例7に係るダブルゲートを備え
たサイリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a structure of a thyristor semiconductor device including a double gate according to a seventh embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施例8に係るダブルゲートを備え
たサイリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a structure of a thyristor semiconductor device including a double gate according to an eighth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施例9に係るダブルゲートを備え
たサイリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a structure of a thyristor semiconductor device including a double gate according to a ninth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施例10に係るダブルゲートを備
えたサイリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a structure of a thyristor semiconductor device including a double gate according to a tenth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施例11に係るダブルゲートを備
えたサイリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。
FIG. 14 is a sectional view showing a structure of a thyristor semiconductor device including a double gate according to Example 11 of the present invention.

【図15】本発明の実施例12に係るダブルゲートを備
えたサイリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a structure of a thyristor semiconductor device including a double gate according to Example 12 of the present invention.

【図16】本発明の実施例13に係るダブルゲートを備
えたサイリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。
FIG. 16 is a sectional view showing a structure of a thyristor semiconductor device including a double gate according to Embodiment 13 of the present invention.

【図17】(a)は本発明の実施例14に係るダブルゲ
ートを備えたサイリスタ半導体装置のセルパターンを示
す概略斜視図で、(b)はその等価回路を示す回路図で
ある。
17A is a schematic perspective view showing a cell pattern of a thyristor semiconductor device having a double gate according to Embodiment 14 of the present invention, and FIG. 17B is a circuit diagram showing an equivalent circuit thereof.

【図18】本発明の実施例15に係るダブルゲートを備
えたサイリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a structure of a thyristor semiconductor device including a double gate according to Embodiment 15 of the present invention.

【図19】本発明の実施例16に係るダブルゲートを備
えたサイリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。
FIG. 19 is a sectional view showing a structure of a thyristor semiconductor device including a double gate according to Example 16 of the present invention.

【図20】本発明の実施例17に係るダブルゲートを備
えたサイリスタ半導体装置の構造を示す概略斜視図であ
る。
FIG. 20 is a schematic perspective view showing the structure of a thyristor semiconductor device having a double gate according to Example 17 of the present invention.

【図21】実施例17の半導体装置の等価回路を示す回
路図である。
FIG. 21 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the semiconductor device of Example 17;

【図22】本発明の実施例18に係るダブルゲートを備
えたサイリスタ半導体装置の構造を示す概略斜視図であ
る。
FIG. 22 is a schematic perspective view showing the structure of a thyristor semiconductor device having a double gate according to Embodiment 18 of the present invention.

【図23】(a)は本発明の実施例19に係るダブルゲ
ートを備えたサイリスタ半導体装置の構造を示す概略斜
視図、(b)は(a)中のA−A′線に沿って切断した
矢視図、(c)は(a)中のB−B′線に沿って切断し
た矢視図である。
23A is a schematic perspective view showing a structure of a thyristor semiconductor device having a double gate according to Embodiment 19 of the present invention, and FIG. 23B is a sectional view taken along line AA ′ in FIG. (C) is an arrow view taken along the line BB 'in (a).

【図24】実施例1に係るダブルゲートを備えたサイリ
スタ半導体装置のチップレイアウトを示す平面図であ
る。
FIG. 24 is a plan view illustrating a chip layout of the thyristor semiconductor device including the double gate according to the first embodiment.

【図25】本発明の実施例20に係るダブルゲートを備
えたサイリスタ半導体装置のチップレイアウトを示す平
面図である。
FIG. 25 is a plan view showing a chip layout of a thyristor semiconductor device having a double gate according to Example 20 of the invention.

【図26】図25中のB−B′線に沿って切断した概略
斜視図である。
FIG. 26 is a schematic perspective view taken along the line BB ′ in FIG. 25.

【図27】(a)は本発明の実施例21に係るダブルゲ
ートを備えたサイリスタ半導体装置のチップレイアウト
を示す平面図、(b)は(a)中のA−A′線に沿って
切断した矢視図である。図である。
FIG. 27A is a plan view showing a chip layout of a thyristor semiconductor device having a double gate according to Example 21 of the present invention, and FIG. 27B is a sectional view taken along line AA ′ in FIG. FIG. FIG.

【図28】(a)〜(d)は本発明の基本的構造の製造
方法(実施例22)を説明する工程断面図である。
FIGS. 28 (a) to (d) are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a basic structure of the present invention (Example 22).

【図29】実施例22において第3半導体領域の形成法
を示す説明図である。
FIG. 29 is an explanatory diagram showing a method for forming the third semiconductor region in Example 22.

【図30】(a)は実施例22の製造方法を用いて形成
された半導体装置の第2のゲート電極直下近傍の構造を
示す断面図、(b)は(a)中の表面濃度分布を示すグ
ラフ、(c)は(a)中の破線(正孔電流経路)位置に
対するポテンシャルの関係を示すグラフである。
FIG. 30A is a cross-sectional view showing a structure immediately below a second gate electrode of a semiconductor device formed by using the manufacturing method of Example 22, and FIG. 30B shows a surface concentration distribution in FIG. (C) is a graph showing the relationship between the position of the broken line (hole current path) in (a) and the potential.

【図31】(a)〜(d)は本発明の基本的構造の別の
製造方法(実施例24)を説明する工程断面図である。
FIGS. 31A to 31D are process cross-sectional views illustrating another method (Example 24) for manufacturing a basic structure of the present invention.

【図32】(a)〜(e)は本発明の基本的構造のまた
別の製造方法(実施例25)を説明する工程断面図であ
る。
32 (a) to (e) are process cross-sectional views illustrating still another method (Example 25) of manufacturing the basic structure of the present invention.

【図33】本発明の実施例26に係るダブルゲートを備
えたサイリスタ半導体装置の構造を示す断面図である。
FIG. 33 is a sectional view showing a structure of a thyristor semiconductor device including a double gate according to Example 26 of the present invention.

【図34】(a)〜(e)は実施例26の半導体装置の
製造方法を示す断面図である。
FIGS. 34A to 34E are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the semiconductor device of Example 26. FIGS.

【図35】従来のダブルゲート型半導体装置の構造の一
例を示す断面図である。
FIG. 35 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a conventional double-gate semiconductor device.

【図36】図35に示す半導体装置の等価回路を示す回
路図である。
36 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the semiconductor device shown in FIG.

【図37】(a)は図35に示す半導体装置のサイリス
タ状態における電子電流及び正孔電流の流れを示す断面
図、(b)は同半導体装置のトランジスタ状態(IGB
T状態)における電子電流及び正孔電流の流れを示す断
面図である。
37A is a cross-sectional view showing the flow of electron current and hole current in the thyristor state of the semiconductor device shown in FIG. 35, and FIG. 37B is a transistor state (IGB) of the semiconductor device.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing flows of an electron current and a hole current in a (T state).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…アノード電極 2…p++型のコレクタ層(第1半導体領域) 3a…n+ 型のバッファ層 3…n- 型のベース層(第2半導体領域) 4…p型のベース層(第3半導体領域) 4a…内側領域 4b…高濃度領域 4c…p型分離層 4d…p+ 型第3半導体領域 4s…拡散層 9,110a,121a…ゲート酸化膜(ゲート絶縁
膜) 10,110…第1のゲート電極 10a…張出ゲート電極部 21,121…第2のゲート電極 12,112…第1のMOSFET 15,15′…第4半導体領域 16…第5半導体領域 16a…浅いn+ 型内側ウェル 16b…深いn型外側ウェル 16M…n+ 型連結拡散層 16N…n+ 型張出領域 17…第6半導体領域 18a,18b,18d…カソード電極 18c…短絡電極 19…浅い第7半導体領域 20…深い第7半導体領域 23,123…第2のMOSFET 30…表層p型領域 32…第8半導体領域。 33…第9半導体領域 36…第8半導体領域 61,62…ゲートパッド 65…ゲートランナー(ゲート配線)。
1 ... anode 2 ... p ++ type collector layer (first semiconductor region) 3a ... n + -type buffer layer 3 ... n - -type base layer (second semiconductor region) 4 ... p-type base layer (second third semiconductor region) 4a ... inner region 4b ... high concentration region 4c ... p-type isolation layer 4d ... p + -type third semiconductor region 4s ... diffusion layer 9,110a, 121a ... gate oxide film (gate insulating film) 10, 110 ... First gate electrode 10a Projecting gate electrode portion 21, 121 Second gate electrode 12, 112 First MOSFET 15, 15 'Fourth semiconductor region 16 Fifth semiconductor region 16a Shallow n + type inner well 16b ... deep n-type outer well 16M ... n + -type connecting diffusion layer 16N ... n + KataCho out region 17 ... sixth semiconductor regions 18a, 18b, 18d ... cathode electrode 18c ... short-circuit electrode 19 ... shallow seventh semiconductor region 20 ... deep seventh semiconductor regions 23, 123 ... second MOSFET 30 ... surface layer p-type region 32 ... eighth semiconductor region. 33 ninth semiconductor region 36 eighth semiconductor region 61, 62 gate pad 65 gate runner (gate wiring).

Claims (26)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1導電型の第1半導体領域,この上に
形成された第2導電型の第2半導体領域,この第2半導
体領域内にウェル状に形成された第1導電型の第3半導
体領域,この第3半導体領域内の表面側にウェル状に形
成された第2導電型の第4半導体領域,前記第3半導体
領域内の表面側のウェル端側にウェル状に形成された第
2導電型の第5半導体領域,前記第4半導体領域内の表
面側にウェル状に形成された第1導電型の第6半導体領
域,前記第3半導体領域及び前記第5半導体領域との2
重拡散型構造を有し、前記第5半導体領域から前記第2
半導体領域に対しその多数キャリアを注入する多数キャ
リア注入用第2導電型MISFET,並びにこの第2導
電型MISFETとは独立に開閉可能であって、前記第
4半導体領域及び前記第6半導体領域との2重拡散型構
造を有し、前記第3半導体領域から前記第6半導体領域
にその多数キャリアを引き抜く多数キャリア引き抜き用
第1導電型MISFET,を備えて成る半導体装置にお
いて、 前記第3半導体領域のうち前記第5半導体領域直下から
外側のウェル端領域全てが、前記第3半導体領域の内側
領域の不純物濃度よりも濃い高濃度領域である ことを特
徴とする半導体装置。
1. A first semiconductor region of a first conductivity type, a second semiconductor region of a second conductivity type formed thereon, and a first semiconductor region of a first conductivity type formed in a well shape in the second semiconductor region. A third semiconductor region, a fourth semiconductor region of the second conductivity type formed in a well shape on the surface side in the third semiconductor region, and a well shape formed on the well end side on the surface side in the third semiconductor region; A second conductive type fifth semiconductor region, a first conductive type sixth semiconductor region formed in a well shape on the surface side in the fourth semiconductor region, the third semiconductor region and the fifth semiconductor region.
A second semiconductor region having a heavy diffusion type structure;
A second-conductivity-type second MISFET for injecting the majority carrier into the semiconductor region; and a MISFET that can be opened and closed independently of the second-conductivity-type MISFET, and is connected to the fourth semiconductor region and the sixth semiconductor region. has a double diffusion structure, Available from said third semiconductor region and the sixth first conductivity type MISFET for many carrier extracting pulling the majority carriers in the semiconductor region, the semiconductor device including a
And from immediately below the fifth semiconductor region in the third semiconductor region.
All of the outer well end regions are inside the third semiconductor region.
A semiconductor device, which is a high-concentration region that is higher in impurity concentration than the region .
【請求項2】 第1導電型の第1半導体領域,この上に
形成された第2導電型の第2半導体領域,この第2半導
体領域内にウェル状に形成された第1導電型の第3半導
体領域,この第3半導体領域内の表面側にウェル状に形
成された第2導電型の第4半導体領域,前記第3半導体
領域内の表面側のウェル端側にウェル状に形成された第
2導電型の第5半導体領域,前記第4半導体領域内の表
面側にウェル状に形成された第1導電型の第6半導体領
域,前記第3半導体領域及び前記第5半導体領域との2
重拡散型構造を有し、前記第5半導体領域から前記第2
半導体領域に対しその多数キャリアを注入する多数キャ
リア注入用第2導電型MISFET,並びにこの第2導
電型MISFETとは独立に開閉可能であって、前記第
4半導体領域及び前記第6半導体領域との2重拡散型構
造を有し、前記第3半導体領域から前記第6半導体領域
にその多数キャリアを引き抜く多数キャリ ア引き抜き用
第1導電型MISFET,を備えて成る半導体装置にお
いて、 前記第5半導体領域は、前記第3半導体領域内の前記多
数キャリア引き抜き用第1導電型MISFET側に形成
された不純物高濃度の内側ウェル領域と、前記第3半導
体領域のウェル端側に形成され、前記内側ウェル領域の
不純物濃度に比して低濃度の外側ウェル領域との重なり
領域である ことを特徴とする半導体装置。
2. A first semiconductor region of a first conductivity type, on which a first semiconductor region of a first conductivity type is formed.
The formed second semiconductor region of the second conductivity type, the second semiconductor region
Third semiconductor of the first conductivity type formed in a well shape in the body region
Body region, formed in a well shape on the surface side in the third semiconductor region.
The fourth semiconductor region of the second conductivity type formed, the third semiconductor
A well formed at the well end on the surface side in the region
Fifth semiconductor region of two conductivity type, table in the fourth semiconductor region
Sixth semiconductor region of first conductivity type formed in a well shape on the surface side
Area, the third semiconductor region and the fifth semiconductor region.
A second semiconductor region having a heavy diffusion type structure;
Majority carriers injecting the majority carriers into the semiconductor region
MISFET of second conductivity type for rear injection and second conductive type MISFET
The MISFET can be opened and closed independently of the MISFET.
A double diffusion type structure with a fourth semiconductor region and the sixth semiconductor region.
The third semiconductor region to the sixth semiconductor region.
For many career pull to pull out the majority carriers in
A first conductivity type MISFET.
And the fifth semiconductor region is the multiple semiconductor region in the third semiconductor region.
Formed on the first conductivity type MISFET side for extracting several carriers
Inner well region with a high impurity concentration
Formed at the well end side of the body region,
Overlap with outer well region with low concentration compared to impurity concentration
A semiconductor device, which is a region .
【請求項3】 第1導電型の第1半導体領域,この上に
形成された第2導電型の第2半導体領域,この第2半導
体領域内にウェル状に形成された第1導電型の第3半導
体領域,この第3半導体領域内の表面側にウェル状に形
成された第2導電型の第4半導体領域,前記第3半導体
領域内の表面側のウェル端側にウェル状に形成された第
2導電型の第5半導体領域,前記第4半導体領域内の表
面側にウェル状に形成された第1導電型の第6半導体領
域,前記第3半導体領域及び前記第5半導体領域との2
重拡散型構造を有し、前記第5半導体領域から前記第2
半導体領域に対しその多数キャリアを注入する多数キャ
リア注入用第2導電型MISFET,並びにこの第2導
電型MISFETとは独立に開閉可能であって、前記第
4半導体領域及び前記第6半導体領域との2重拡散型構
造を有し、前記第3半導体領域から前記第6半導体領域
にその多数キャリアを引き抜く多数キャリア引き抜き用
第1導電型MISFET,を備えて成る半導体装置にお
いて、 前記第5半導体領域の直下の前記第3半導体領域には、
その第3半導体領域の不純物濃度よりも高濃度の第1導
電型の第7半導体領域が形成されており、前記第7半導
体領域は、前記第5半導体領域の直下に前記第3半導体
領域の一部を残す程の浅いウェル領域である ことを特徴
とする半導体装置。
3. A first semiconductor region of a first conductivity type, on which a first semiconductor region of a first conductivity type is formed.
The formed second semiconductor region of the second conductivity type, the second semiconductor region
Third semiconductor of the first conductivity type formed in a well shape in the body region
Body region, formed in a well shape on the surface side in the third semiconductor region.
The fourth semiconductor region of the second conductivity type formed, the third semiconductor
A well formed at the well end on the surface side in the region
Fifth semiconductor region of two conductivity type, table in the fourth semiconductor region
Sixth semiconductor region of first conductivity type formed in a well shape on the surface side
Area, the third semiconductor region and the fifth semiconductor region.
A second semiconductor region having a heavy diffusion type structure;
Majority carriers injecting the majority carriers into the semiconductor region
MISFET of second conductivity type for rear injection and second conductive type MISFET
The MISFET can be opened and closed independently of the MISFET.
A double diffusion type structure with a fourth semiconductor region and the sixth semiconductor region.
The third semiconductor region to the sixth semiconductor region.
To pull out the majority carrier
A first conductivity type MISFET.
And the third semiconductor region immediately below the fifth semiconductor region includes:
The first conductive layer having a higher concentration than the impurity concentration of the third semiconductor region.
An electrically-conductive seventh semiconductor region is formed, and the seventh semiconductor region is formed.
The third semiconductor region is located immediately below the fifth semiconductor region.
A semiconductor device, which is a shallow well region that leaves a part of the region .
【請求項4】 第1導電型の第1半導体領域,この上に
形成された第2導電型の第2半導体領域,この第2半導
体領域内にウェル状に形成された第1導電型の第3半導
体領域,この第3半導体領域内の表面側にウェル状に形
成された第2導電型の第4半導体領域,前記第3半導体
領域内の表面側のウェル端側にウェル状に形成された第
2導電型の第5半導体領域,前記第4半導体領域内の表
面側にウェル状に形成された第1導電型の第6半導体領
域,前記第3半導体領域及び前記第5半導体領域との2
重拡散型構造を有し、前記第5半導体領域から前記第2
半導体領域に対しその多数キャリアを注入する多数キャ
リア注入用第2導電型MISFET,並びにこの第2導
電型MISFETとは独立に開閉可能であって、前記第
4半導体領域及び前記第6半導体領域との2重拡散型構
造を有し、前記第3半導体領域から前記第6半導体領域
にその多数キャリアを引き抜く多数キャリア引き抜き用
第1導電型MISFET,を備えて成る半導体装置にお
いて、 前記多数キャリア引き抜き用第1導電型MISFETの
ゲート電極の直下の前記第3半導体領域には不純物高濃
度の第1導電型の第9半導体領域が形成されて成る こと
を特徴とする半導体装置。
4. A first semiconductor region of a first conductivity type, on which a first semiconductor region of a first conductivity type is formed.
The formed second semiconductor region of the second conductivity type, the second semiconductor region
Third semiconductor of the first conductivity type formed in a well shape in the body region
Body region, formed in a well shape on the surface side in the third semiconductor region.
The fourth semiconductor region of the second conductivity type formed, the third semiconductor
A well formed at the well end on the surface side in the region
Fifth semiconductor region of two conductivity type, table in the fourth semiconductor region
Sixth semiconductor region of first conductivity type formed in a well shape on the surface side
Area, the third semiconductor region and the fifth semiconductor region.
A second semiconductor region having a heavy diffusion type structure;
Majority carriers injecting the majority carriers into the semiconductor region
MISFET of second conductivity type for rear injection and second conductive type MISFET
The MISFET can be opened and closed independently of the MISFET.
A double diffusion type structure with a fourth semiconductor region and the sixth semiconductor region.
The third semiconductor region to the sixth semiconductor region.
To pull out the majority carrier
A first conductivity type MISFET.
There are, of the first conductivity type MISFET for the majority carrier pull out
The third semiconductor region immediately below the gate electrode has a high impurity concentration.
A ninth semiconductor region of the first conductivity type is formed .
【請求項5】 第1導電型の第1半導体領域,この上に
形成された第2導電型の第2半導体領域,この第2半導
体領域内にウェル状に形成された第1導電型の第3半導
体領域,この第3半導体領域内の表面側にウェル状に形
成された第2導電型の第4半導体領域,前記第3半導体
領域内の表面側のウェル端側にウェル状に形成された第
2導電型の第5半導体領域,前記第4半導体領域内の表
面側にウェル状に形成された第1導電型の第6半導体領
域,前記第3半導体領域及び前記第5半導体領域との2
重拡散型構造を有し、前記第5半導体領域から前記第2
半導体領域に対しその多数キャリアを注入する多数キャ
リア注入用第2導電型MISFET,並びにこの第2導
電型MISFETとは独立に開閉可能であって、前記第
4半導体領域及び前記第6半導体領域との2重拡散型構
造を有し、前記第3半導体領域から前記第6半導体領域
にその多数キャリアを引き抜く多数キャリア引き抜き用
第1導電型MISFET,を備えて成る半導体装置にお
いて、 前記多数キャリア注入用第2導電型MISFETと前記
多数キャリア引き抜き用第1導電型MISFETのうち
一方がエンハンスメント型であって、他方がディプレッ
ション型である ことを特徴とする半導体装置。
5. A first semiconductor region of a first conductivity type, on which a first semiconductor region of a first conductivity type is formed.
The formed second semiconductor region of the second conductivity type, the second semiconductor region
Third semiconductor of the first conductivity type formed in a well shape in the body region
Body region, formed in a well shape on the surface side in the third semiconductor region.
The fourth semiconductor region of the second conductivity type formed, the third semiconductor
A well formed at the well end on the surface side in the region
Fifth semiconductor region of two conductivity type, table in the fourth semiconductor region
Sixth semiconductor region of first conductivity type formed in a well shape on the surface side
Area, the third semiconductor region and the fifth semiconductor region.
A second semiconductor region having a heavy diffusion type structure;
Majority carriers injecting the majority carriers into the semiconductor region
MISFET of second conductivity type for rear injection and second conductive type MISFET
The MISFET can be opened and closed independently of the MISFET.
A double diffusion type structure with a fourth semiconductor region and the sixth semiconductor region.
The third semiconductor region to the sixth semiconductor region.
To pull out the majority carrier
A first conductivity type MISFET.
And the second conductivity type MISFET for majority carrier injection and the second conductivity type MISFET.
Of the first conductivity type MISFETs for majority carrier extraction
One is enhancement type and the other is
A semiconductor device characterized in that it is a semiconductor device.
【請求項6】 請求項1又は請求項3乃至請求項5のい
ずれか一項に記載の半導体装置において、前記第5半導
体領域は、前記第3半導体領域内の前記多数キャリア引
き抜き用第1導電型MISFET側に形成された不純物
高濃度の内側ウェル領域と、前記第3半導体領域のウェ
ル端側に形成され、前記内側ウェル領域の不純物濃度に
比して低濃度の外側ウェル領域との重なり領域である
とを特徴とする半導体装置。
6. The method according to claim 1 or claim 3 to claim 5.
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the fifth semiconductor
The body region includes the majority carrier pull in the third semiconductor region.
Impurities formed on the first conductivity type MISFET side for punching
A high-concentration inner well region and a well of the third semiconductor region;
Formed at the end of the inner well region, and
A semiconductor device, which is an overlapping region with an outer well region having a relatively low concentration .
【請求項7】 請求項1或いは請求項2又は請求項4或
いは請求項5のいずれか一項に記載の半導体装置におい
て、前記第5半導体領域の直下の前記第3半導体領域に
は、その第3半導体領域の不純物濃度よりも高濃度の第
1導電型の第7半導体領域が形成されており、前記第7
半導体領域は、前記第5半導体領域の直下に前記第3半
導体領域を貫通して前記第2半導体領域に接する程の深
いウェル領域であることを特徴とする半導体装置。
7. The method of claim 1 or claim 2 or claim 4.
6. The semiconductor device according to claim 5, wherein
In the third semiconductor region immediately below the fifth semiconductor region,
Is higher than the impurity concentration of the third semiconductor region.
A seventh semiconductor region of one conductivity type is formed;
The third semiconductor region is located immediately below the fifth semiconductor region.
Depth enough to penetrate the conductor region and contact the second semiconductor region
A semiconductor device, which is a well region .
【請求項8】 請求項1乃至請求項3のいずれか一項又
は請求項5に記載の半導体装置において、前記多数キャ
リア引き抜き用第1導電型MISFETのゲート電極の
直下の前記第3半導体領域には不純物高濃度の第1導電
型の第9半導体領域が形成されて成ることを特徴とする
半導体装置。
8. The method according to claim 1, wherein
6. The semiconductor device according to claim 5, wherein
Of the gate electrode of the first conductive type MISFET for rear extraction
Immediately below the third semiconductor region, a first conductive material having a high impurity concentration is provided.
A semiconductor device comprising: a ninth semiconductor region ;
【請求項9】 請求項1乃至請求項4のいずれか一項に
記載の半導体装置において、前記多数キャリア注入用第
2導電型MISFETと前記多数キャリア引き抜き用第
1導電型MISFETのうち一方がエンハンスメント型
であって、他方がディプレッション型であることを特徴
とする半導体装置。
9. to any one of claims 1 to 4
The semiconductor device according to claim 1, wherein
Two-conductivity MISFET and the majority carrier extraction
One of MISFET of one conductivity type is enhancement type
And a depletion type semiconductor device.
【請求項10】 請求項1乃至請求項9のいずれか一項
に記載の半導体装置おいて、前記第1半導体領域と前記
第2半導体領域との間に第2導電型のバッファ層を有し
て成ることを特徴とする半導体装置。
10. The method according to claim 1, wherein
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first semiconductor region and the
A second conductivity type buffer layer between the second semiconductor region and the second semiconductor region;
A semiconductor device comprising:
【請求項11】 請求項1乃至請求項9のいずれか一項
に記載の半導体装置おいて、前記第6半導体領域を基準
としてその両側に前記第2導電型MISFET及び前記
第1導電型MISFETをそれぞれ有することを特徴と
する半導体装置。
11. any one of claims 1 to 9
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the sixth semiconductor region is referred to.
The second conductivity type MISFET on both sides thereof and the
A semiconductor device having a first conductivity type MISFET .
【請求項12】 請求項1乃至請求項11のいずれか一
項に記載の半導体装置において、前記第5半導体領域に
導電接触する電極に接続した短絡電極を前記第3半導体
領域に接続して成ることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to any one of 12. The method of claim 1 to claim 11, formed by connecting a short circuit electrode connected to electrodes conductively contacting said fifth semiconductor region to the third semiconductor region A semiconductor device characterized by the above-mentioned.
【請求項13】 第1導電型の第1半導体領域,この上
に形成された第2導電型の第2半導体領域,この第2半
導体領域内にウェル状に形成された第1導電型の第3半
導体領域,この第3半導体領域内の表面側にウェル状に
形成された第2導電型の第4半導体領域,前記第3半導
体領域内の表面側のウェル端側にウェル状に形成された
第2導電型の第5半導体領域,前記第4半導体領域内の
表面側 にウェル状に形成された第1導電型の第6半導体
領域,前記第3半導体領域及び前記第5半導体領域との
2重拡散型構造を有し、前記第5半導体領域から前記第
2半導体領域に対しその多数キャリアを注入する多数キ
ャリア注入用第2導電型MISFET,並びにこの第2
導電型MISFETとは独立に開閉可能であって、前記
第4半導体領域及び前記第6半導体領域との2重拡散型
構造を有し、前記第3半導体領域から前記第6半導体領
域にその多数キャリアを引き抜く多数キャリア引き抜き
用第1導電型MISFET,を備えて成る半導体装置に
おいて、 前記第5半導体領域に導電接触する電極に接続した短絡
電極を前記第3半導体領域に接続して成ることを特徴と
する半導体装置。
13. A first semiconductor region of a first conductivity type and a first semiconductor region thereon.
Second semiconductor region of the second conductivity type formed in
Third half of the first conductivity type formed in a well shape in the conductor region
A conductor region, in the form of a well on the surface side in the third semiconductor region;
The formed fourth semiconductor region of the second conductivity type, the third semiconductor region;
Well-shaped on the edge of the well on the surface side in the body region
A fifth semiconductor region of the second conductivity type, and
Sixth semiconductor of first conductivity type formed in a well shape on the surface side
Region, the third semiconductor region and the fifth semiconductor region.
A double diffusion type structure, wherein the fifth semiconductor region
Majority key to inject majority carriers into two semiconductor regions
Carrier-injection second conductivity type MISFET and this second conductivity type MISFET.
It can be opened and closed independently of the conductivity type MISFET,
Double diffusion type with the fourth semiconductor region and the sixth semiconductor region
A third semiconductor region extending from the third semiconductor region to the sixth semiconductor region.
Pulling out the majority carrier to the area
A semiconductor device comprising: a first conductive type MISFET for use in a semiconductor device, wherein a short-circuit electrode connected to an electrode in conductive contact with the fifth semiconductor region is connected to the third semiconductor region.
【請求項14】 請求項12又は請求項13に記載の半
導体装置において、 前記第3半導体領域はストライプ状のウェルであり、こ
のウェルの長手方向の端部表面に前記短絡電極が形成さ
れて成ることを特徴とする半導体装置。
14. The semiconductor device according to claim 12 , wherein the third semiconductor region is a stripe-shaped well, and the short-circuit electrode is formed on a longitudinal end surface of the well. A semiconductor device characterized by the above-mentioned.
【請求項15】 請求項1乃至請求項14のいずれか一
項に記載の半導体装置において、前記第3半導体領域の
相対向するウェル端に形成された1対の前記第5半導体
領域で挟まれた領域には、前記多数キャリア引き抜き用
第1導電型MISFET部が複数個形成されて成ること
を特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to any one of 15. The method of claim 1 to claim 14, sandwiched by the fifth semiconductor region of the pair formed in the well end opposing said third semiconductor region A plurality of the first-conductivity-type MISFET sections for majority carrier extraction in a region formed by the extraction.
【請求項16】 第1導電型の第1半導体領域,この上
に形成された第2導電型の第2半導体領域,この第2半
導体領域内にウェル状に形成された第1導電型の第3半
導体領域,この第3半導体領域内の表面側にウェル状に
形成された第2導電型の第4半導体領域,前記第3半導
体領域内の表面側のウェル端側にウェル状に形成された
第2導電型の第5半導体領域,前記第4半導体領域内の
表面側にウェル状に形成された第1導電型の第6半導体
領域,前記第3半導体領域及び前記第5半導体領域との
2重拡散型構造を有し、前記第5半導体領域から前記第
2半導体領域に対しその多数キャリアを注入する多数キ
ャリア注入用第2導電型MISFET,並びにこの第2
導電型MISFETとは独立に開閉可能であって、前記
第4半導体領域及び前記第6半導体領域との2重拡散型
構造を有し、前記第3半導体領域から前記第6半導体領
域にその多数キャリアを引き抜く多数キャリア引き抜き
用第1導電型MISFET,を備えて成る半導体装置に
おいて、 前記第3半導体領域の相対向するウェル端に形成された
1対の前記第5半導体領域で挟まれた領域には、前記多
数キャリア引き抜き用第1導電型MISFET部が複数
個形成されて成ることを特徴とする半導体装置。
16. A first semiconductor region of a first conductivity type and a first semiconductor region thereon.
Second semiconductor region of the second conductivity type formed in
Third half of the first conductivity type formed in a well shape in the conductor region
A conductor region, in the form of a well on the surface side in the third semiconductor region;
The formed fourth semiconductor region of the second conductivity type, the third semiconductor region;
Well-shaped on the edge of the well on the surface side in the body region
A fifth semiconductor region of the second conductivity type, and
Sixth semiconductor of first conductivity type formed in a well shape on the surface side
Region, the third semiconductor region and the fifth semiconductor region.
A double diffusion type structure, wherein the fifth semiconductor region
Majority key to inject majority carriers into two semiconductor regions
Carrier-injection second conductivity type MISFET and this second conductivity type MISFET.
It can be opened and closed independently of the conductivity type MISFET,
Double diffusion type with the fourth semiconductor region and the sixth semiconductor region
A third semiconductor region extending from the third semiconductor region to the sixth semiconductor region.
Pulling out the majority carrier to the area
A first conductivity type MISFET for use , wherein the majority carrier extraction is performed in a region between a pair of the fifth semiconductor regions formed at opposed well ends of the third semiconductor region. A semiconductor device comprising a plurality of first conductivity type MISFET sections for use.
【請求項17】 請求項15又は請求項16に記載の半
導体装置において、前記複数個の多数キャリア引き抜き
用第1導電型MISFET部の間で前記第3半導体領域
の表面側にウェル状に形成された第1導電型の第8半導
体領域を有して成ることを特徴とする半導体装置。
17. The semiconductor device according to claim 15 , wherein the plurality of first-conductivity-type MISFET sections for extracting majority carriers is formed in a well shape on the surface side of the third semiconductor region. A semiconductor device having an eighth semiconductor region of the first conductivity type.
【請求項18】 請求項1乃至請求項17のいずれか一
項に記載の半導体装置において、前記第3半導体領域の
相対向するウェル端側に形成された前記第4半導体領域
及び前記第6半導体領域との2重拡散構造と、これら2
重拡散構造に挟まれた領域で前記第3半導体領域の表面
側にウェル状に形成された第1導電型の第8半導体領域
とを有して成ることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to any one of 18. The method of claim 1 to claim 17, wherein the third said formed well end side opposing the semiconductor region the fourth semiconductor region and the sixth semiconductor Double diffusion structure with the
A semiconductor device comprising: a first conductivity type eighth semiconductor region formed in a well shape on a surface side of the third semiconductor region in a region sandwiched by the heavy diffusion structures.
【請求項19】 第1導電型の第1半導体領域,この上
に形成された第2導電型の第2半導体領域,この第2半
導体領域内にウェル状に形成された第1導電型の第3半
導体領域,この第3半導体領域内の表面側にウェル状に
形成された第2導電型の第4半導体領域,前記第3半導
体領域内の表面側のウェル端側にウェル状に形成された
第2導電型の第5半導体領域,前記第4半導体領域内の
表面側にウェル状に形成された第1導電型の第6半導体
領域,前記第3半導体領域及び前記第5半導体領域との
2重拡散型構造を有し、前記第5半導体領域から前記第
2半導体領域に対しその多数キャリアを注入する多数キ
ャリア注入用第2導電型MISFET,並びにこの第2
導電型MISFETとは独立に開閉可能であって、前記
第4半導体領域及び前記第6半導体領域との2重拡散型
構造を有し、前記第3半導体領域から前記第6半導体領
域にその多数キャリアを引き抜く多数キャリア引き抜き
用第1導電型MISFET,を備えて成る半導体装置に
おいて、 前記第3半導体領域の相対向するウェル端側に形成され
た前記第4半導体領域及び前記第6半導体領域との2重
拡散構造と、これら2重拡散構造に挟まれた領域で前記
第3半導体領域の表面側にウェル状に形成された第1導
電型の第8半導体領域とを有して成ることを特徴とする
半導体装置。
19. A first semiconductor region of a first conductivity type, over which a first semiconductor region of a first conductivity type is formed.
Second semiconductor region of the second conductivity type formed in
Third half of the first conductivity type formed in a well shape in the conductor region
A conductor region, in the form of a well on the surface side in the third semiconductor region;
The formed fourth semiconductor region of the second conductivity type, the third semiconductor region;
Well-shaped on the edge of the well on the surface side in the body region
A fifth semiconductor region of the second conductivity type, and
Sixth semiconductor of first conductivity type formed in a well shape on the surface side
Region, the third semiconductor region and the fifth semiconductor region.
A double diffusion type structure, wherein the fifth semiconductor region
Majority key to inject majority carriers into two semiconductor regions
Carrier-injection second conductivity type MISFET and this second conductivity type MISFET.
It can be opened and closed independently of the conductivity type MISFET,
Double diffusion type with the fourth semiconductor region and the sixth semiconductor region
A third semiconductor region extending from the third semiconductor region to the sixth semiconductor region.
Pulling out the majority carrier to the area
A first conductivity type MISFET for use in the semiconductor device, comprising: a double diffusion structure of the fourth semiconductor region and the sixth semiconductor region formed on the opposed well end side of the third semiconductor region; A semiconductor device comprising: a first conductivity type eighth semiconductor region formed in a well shape on the surface side of the third semiconductor region in a region sandwiched by these double diffusion structures.
【請求項20】 請求項17乃至請求項19のいずれか
一項に記載の半導体装置において、前記第5半導体領域
と前記第8半導体領域とは第1導電型の連結拡散層を介
して接続しており、前記第8半導体領域に導電接触した
電極を有して成ることを特徴とする半導体装置。
Any of 20. The method of claim 17 or claim 19
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the fifth semiconductor region and the eighth semiconductor region are connected via a first conductivity type connection diffusion layer, and have an electrode which is in conductive contact with the eighth semiconductor region. A semiconductor device comprising:
【請求項21】 請求項17乃至請求項19のいずれか
一項に記載の半導体装置において、前記第5半導体領域
と前記第8半導体領域とを導通遮断する経路スイッチン
グ用第2導電型MISFETと、前記第8半導体領域に
導電接触した電極とを有して成ることを特徴とする半導
体装置。
Any of 21. The method of claim 17 or claim 19
2. The semiconductor device according to claim 1 , further comprising: a second-conduction-type MISFET for path switching that cuts off conduction between the fifth semiconductor region and the eighth semiconductor region; and an electrode that is in conductive contact with the eighth semiconductor region. A semiconductor device, comprising:
【請求項22】 請求項21に記載の半導体装置におい
て、前記経路スイッチング用第2導電型MISFETの
ゲート電極は前記多数キャリア注入用第2導電型MIS
FETのゲート電極の一部を用いて成ることを特徴とす
る半導体装置。
22. The semiconductor device according to claim 21 , wherein a gate electrode of the second MISFET for path switching is a second conductive type MIS for majority carrier injection.
A semiconductor device comprising a part of a gate electrode of an FET.
【請求項23】 請求項1乃至請求項22のいずれか一
項に記載の半導体装置において、前記多数キャリア注入
用第2導電型MISFETのゲート電極はチップレイア
ウト上でストライプ状に複数本並設されており、その複
数本の前記ゲート電極にはゲートパッドに繋がる複数の
ゲート配線が格子状に導通して成ることを特徴とする半
導体装置。
23. The semiconductor device according to any one of claims 1 to 22, a gate electrode of said plurality second conductivity type MISFET for carrier injection is more Hon'nami set in stripes on the chip layout And a plurality of gate wirings connected to a gate pad are connected to the plurality of gate electrodes in a grid pattern.
【請求項24】 第1導電型の第1半導体領域,この上
に形成された第2導電型の第2半導体領域,この第2半
導体領域内にウェル状に形成された第1導電型の第3半
導体領域,この第3半導体領域内の表面側にウェル状に
形成された第2導電型の第4半導体領域,前記第3半導
体領域内の表面側のウェル端側にウェル状に形成された
第2導電型の第5半導体領域,前記第4半導体領域内の
表面側にウェル状に形成された第1導電型の第6半導体
領域,前記第3半導体領域及び前記第5半導体領域との
2重拡散型構造を有し、前記第5半導体領域から前記第
2半導体領域に対しその多数キャリアを注入する多数キ
ャリア注入用第2導電型MISFET,並びにこの第2
導電型MISFETとは独立に開閉可能であって、前記
第4半導体領域及び前記第6半導体領域との2重拡散型
構造を有し、前記第3半導体領域から前記第6半導体領
域にその多数キャリアを引き抜く多数キャリア引き抜き
用第1導電型MISFET,を備えて成る半導体装置に
おいて、前記多数キャリア注入用第2導電型MISFE
Tのゲート電極はチップレイアウト上でストライプ状に
複数本並設されており、その複数本の前記ゲート電極に
はゲートパッドに繋がる複数のゲート配線が格子状に導
通して成ることを特徴とする半導体装置。
24. A first semiconductor region of a first conductivity type, over which a first semiconductor region of a first conductivity type is formed.
Second semiconductor region of the second conductivity type formed in
Third half of the first conductivity type formed in a well shape in the conductor region
A conductor region, in the form of a well on the surface side in the third semiconductor region;
The formed fourth semiconductor region of the second conductivity type, the third semiconductor region;
Well-shaped on the edge of the well on the surface side in the body region
A fifth semiconductor region of the second conductivity type, and
Sixth semiconductor of first conductivity type formed in a well shape on the surface side
Region, the third semiconductor region and the fifth semiconductor region.
A double diffusion type structure, wherein the fifth semiconductor region
Majority key to inject majority carriers into two semiconductor regions
Carrier-injection second conductivity type MISFET and this second conductivity type MISFET.
It can be opened and closed independently of the conductivity type MISFET,
Double diffusion type with the fourth semiconductor region and the sixth semiconductor region
A third semiconductor region extending from the third semiconductor region to the sixth semiconductor region.
Pulling out the majority carrier to the area
The first conductivity type MISFET for the majority carrier, the second conductivity type MISFE for the majority carrier injection.
A plurality of T gate electrodes are arranged in stripes on a chip layout, and a plurality of gate wirings connected to gate pads are connected to the plurality of gate electrodes in a grid pattern. Semiconductor device.
【請求項25】 請求項1乃至請求項24のいずれか一
項に記載の半導体装置において、前記多数キャリア注入
用第2導電型MISFETのゲート電極はチップレイア
ウト上で格子点に設けられた島状であり、前記ゲート電
極にはゲートパッドに繋がる複数のゲート配線が格子状
に導通しており、前記ゲート配線で区分された格子内領
域が前記多数キャリア引き抜き第1導電型MISFET
の格子状のゲート電極で分割されて成ることを特徴とす
る半導体装置。
The semiconductor device according to any one of the claims 25] claims 1 to 24, a gate electrode of said plurality second conductivity type MISFET for carrier injection-shaped islands provided at grid points on the chip layout A plurality of gate wirings connected to a gate pad are connected to the gate electrode in a grid pattern, and a region in the grid divided by the gate wiring is the majority-carrier-extracted first conductivity type MISFET.
A semiconductor device which is divided by a lattice-shaped gate electrode.
【請求項26】 第1導電型の第1半導体領域,この上
に形成された第2導電型の第2半導体領域,この第2半
導体領域内にウェル状に形成された第1導電型の第3半
導体領域,この第3半導体領域内の表面側にウェル状に
形成された第2導電型の第4半導体領域,前記第3半導
体領域内の表面側のウェル端側にウェル状に形成された
第2導電型の第5半導体領域,前記第4半導体領域内の
表面側にウェル状に形成された第1導電型の第6半導体
領域,前記第3半導体領域及び前記第5半導体領域との
2重拡散型構造を有し、前記第5半導体領域から前記第
2半導体領域に対しその多数キャリアを注入する多数キ
ャリア注入用第2導電型MISFET,並びにこの第2
導電型MISFETとは独立に開閉可能であって、前記
第4半導体領域及び前記第6半導体領域との2重拡散型
構造を有し、前記第3半導体領域から前記第6半導体領
域にその多数キャリアを引き抜く多数キャリア引き抜き
用第1導電型MISFET,を備えて成る半導体装置に
おいて、前記多数キャリア注入用第2導電型MISFE
Tのゲート電極はチップレイアウト上で格子点に設けら
れた島状であり、前記ゲート電極にはゲートパッドに繋
がる複数のゲート配線が格子状に導通しており、前記ゲ
ート配線で区分された格子内領域が前記多数キャリア引
き抜き第1導電型MISFETの格子状のゲート電極で
分割されて成ることを特徴とする半導体装置。
26. A first semiconductor region of a first conductivity type, over which a first semiconductor region of a first conductivity type is formed.
Second semiconductor region of the second conductivity type formed in
Third half of the first conductivity type formed in a well shape in the conductor region
A conductor region, in the form of a well on the surface side in the third semiconductor region;
The formed fourth semiconductor region of the second conductivity type, the third semiconductor region;
Well-shaped on the edge of the well on the surface side in the body region
A fifth semiconductor region of the second conductivity type, and
Sixth semiconductor of first conductivity type formed in a well shape on the surface side
Region, the third semiconductor region and the fifth semiconductor region.
A double diffusion type structure, wherein the fifth semiconductor region
Majority key to inject majority carriers into two semiconductor regions
Carrier-injection second conductivity type MISFET and this second conductivity type MISFET.
It can be opened and closed independently of the conductivity type MISFET,
Double diffusion type with the fourth semiconductor region and the sixth semiconductor region
A third semiconductor region extending from the third semiconductor region to the sixth semiconductor region.
Pulling out the majority carrier to the area
The first conductivity type MISFET for the majority carrier, the second conductivity type MISFE for the majority carrier injection.
The gate electrode of T has an island shape provided at a grid point on a chip layout, and a plurality of gate wirings connected to a gate pad are electrically connected to the gate electrode in a grid shape. A semiconductor device, wherein an inner region is divided by a lattice-shaped gate electrode of the majority-conducting first conductivity type MISFET.
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